После секвенирования нескольких геномов и расшифровки генетического материала человека многие вопросы, касающиеся структуры и функции генетической информации, все еще остаются без ответа. Например, в ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте), носителе генетической информации, ученые ищут грамматику, регулирующую экспрессию генов.
Результатом экспрессии этого гена является РНК (рибонуклеиновая кислота), которая преобразует генетическую информацию в белки. Основным процессом экспрессии генов является транскрипция, при которой РНК синтезируется в соответствии с шаблоном ДНК. Однако до сих пор неизвестно, где именно начинается транскрипция и какие регулярно повторяющиеся сегменты ДНК, модификации ДНК или структурные модификации ДНК необходимы для определения начала транскрипции.
Полное понимание регуляции транскрипции может позволить специфическое вмешательство в эти механизмы и разработку новых медицинских препаратов против болезней.Международная группа ученых, в том числе Уве Страле, глава Института токсикологии и генетики (ITG) KIT, и его сотрудники, доктор Оливье Аман и доктор Марко Ферг, изучали процессы, связанные с началом транскрипции у рыбок данио в Подробнее.
ITG управляет Европейским центром ресурсов по рыбам данио (EZRC), центральным архивом по выращиванию и распространению рыбы, а также центром отбора. В генетике данио считается важным модельным организмом для изучения позвоночных. Используя высокопроизводительный метод CAGE (Cap Analysis of Gene Expression), ученые определили отправные точки транскрипции многих тысяч генов на различных фазах эмбрионального развития рыбок данио.
Сравнение данных показало, что использование определенных отправных точек различается, в частности, в двух фазах эмбрионального развития: до и после активации эмбрионального генома. «Перед активацией растущий эмбрион использует транскрипты, депонированные матерью в яйцеклетке, для производства белков», — объясняет доктор Марко Ферг, ITG. «Геном матери действует как матрица или комплементарный шаблон. После активации эмбрионального генома заново производятся транскрипты. Затем геном эмбриона служит матрицей». С помощью так называемых методов секвенирования нового поколения для декодирования неизвестных последовательностей ДНК с высокой пропускной способностью исследователи ITG первыми обнаружили, что различные механизмы транскрипции существуют на разных этапах разработки.
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, является ли конкретное использование исходных точек транскрипции широко распространенным механизмом регуляции генов. «Если это так, то можно было бы контролировать транскрипцию и специально противодействовать таким заболеваниям, как рак, которые вызваны дефектной транскрипцией», — говорит Марко Ферг. «Однако мы все еще находимся в фазе фундаментальных исследований».