Sebuah penemuan baru mungkin akan mengubah buku tentang genetika

Para peneliti telah menemukan “tata bahasa spasial” di dalamnya DNA Hal ini mengubah peran faktor transkripsi dalam regulasi gen, sehingga berdampak pada pemahaman kita tentang perubahan genetik dan penyakit.

Penemuan kode baru dalam DNA, yang dikenal sebagai 'tata bahasa spasial', dapat membantu kita mengungkap rahasia di balik bagaimana aktivitas gen dikodekan dalam genom manusia.

Penemuan inovatif ini, yang dilakukan oleh para peneliti di Washington State University dan University of California, San Diego, dipublikasikan di jurnal alamSebuah penelitian terbaru mengungkap tata bahasa spasial tersembunyi yang ditemukan dalam DNA, yang telah lama dihipotesiskan. Penelitian ini dapat membentuk kembali pemahaman para ilmuwan mengenai regulasi gen dan bagaimana variasi genetik dapat mempengaruhi ekspresi gen selama perkembangan atau penyakit.

Deteksi ketergantungan posisi

Faktor transkripsi, protein yang mengontrol gen mana yang diaktifkan atau dinonaktifkan dalam genom, memainkan peran penting dalam kode ini. Telah lama dianggap sebagai penggerak atau penekan aktivitas gen, penelitian ini menunjukkan bahwa fungsi faktor transkripsi lebih kompleks.

“Bertentangan dengan apa yang akan Anda temukan di buku teks, faktor transkripsi yang bertindak sebagai aktivator atau penekan sebenarnya sangat jarang terjadi,” kata Sascha Dutke, asisten profesor di Washington State University, yang memimpin sebagian besar penelitian di School of Molecular Biosciences di Washington. Fakultas Kedokteran Hewan.

Sebaliknya, para ilmuwan menemukan bahwa sebagian besar stimulan juga dapat bertindak sebagai penghambat.

“Jika Anda menghapus aktivator, hipotesis Anda adalah Anda kehilangan aktivasi,” kata Baylee McDonald, seorang mahasiswa pascasarjana di Washington State University yang merupakan bagian dari tim peneliti. “Tetapi hal ini hanya terjadi pada 50% hingga 60% kasus , jadi kami tahu ada kesalahan apa”.

Melihat lebih dekat, para peneliti menemukan bahwa fungsi banyak faktor transkripsi sangat bergantung pada posisi.

Para peneliti menemukan bahwa jarak antara faktor transkripsi dan lokasinya relatif terhadap tempat gen mulai ditranskripsi menentukan tingkat aktivitas gen. Misalnya, faktor transkripsi dapat mengaktifkan ekspresi gen ketika ditempatkan di bagian hulu, atau di depan tempat transkripsi gen dimulai, namun menghambat aktivitasnya ketika ditempatkan di bagian hilir, atau setelah tempat di mana transkripsi gen dimulai.

“Ini adalah jarak, atau ‘lingkungan’, yang menentukan apakah faktor transkripsi tertentu bertindak sebagai penggerak atau penekan,” kata Dutke. “Ini menunjukkan bahwa mirip dengan mempelajari bahasa baru, untuk mempelajari bagaimana pola ekspresi gen dikodekan dalam genom kita, kita perlu memahami kata-kata dan aturan tata bahasanya.”

Implikasi untuk penelitian genetik

Christopher Penner, asisten profesor di Universitas California, San Diego, berharap bahwa dengan memasukkan “aturan spasial” yang baru ditemukan, para ilmuwan akan dapat memperoleh pemahaman yang lebih dalam tentang bagaimana mutasi atau variasi genetik memengaruhi ekspresi gen dan berkontribusi terhadap penyakit.

“Potensi penerapan teknologi ini sangat besar, dan setidaknya ini akan mengubah cara para ilmuwan mempelajari ekspresi gen,” kata Benner.

Referensi: “Fungsi yang bergantung pada posisi dari faktor transkripsi spesifik urutan manusia” oleh Sascha H. Dutke, Carlos Guzman, Max Zhang, Nathaniel B. delos Santos, Billy R. McDonald, Jia Li Shi, Aaron F. Karlin, Sven Heinz, dan Christopher Penner, 17 Juli 2024 . alam.
doi: 10.1038/s41586-024-07662-z