Komplex pro rozpoznávání původu hraje širokou roli v regulaci genové exprese

Podle studie v časopise hraje komplex pro rozpoznávání původu nebo Orc nečekaně širokou roli v regulaci exprese genů lidských buněk Buněčné zprávy.

Toto je první podrobná studie o tom, jak a kde Orc reguluje Epigenetika a genová exprese v lidských buňkách. Očekávaná měřítko a šířka nařízení otevírá nové kapitoly v biologii ORC. ““

Anindya Dutta, Ph.D., vůdce studie a předsedkyně University of Alabama na Birminghamské oddělení genetiky

Komplex šesti podjetí byl objeven v kvasinkách jako nezbytný pro zahájení replikace DNA. Řada experimentů, zejména v nižších eukaryotických buňkách, jako jsou kvasinky, však naznačovala širší roli ORC při regulaci struktury chromatinu, materiálu DNA-proteinu, který obsahuje všechny geny buňky. Chromatin je úzce zabalen do každého buněčného jádra a změny ve struktuře DNA – jak relaxační nebo kondenzující chromatin, tak přidávání nebo odstranění epigenetických značek na DNA nebo histonových proteinech – jsou součástí komplexních buněčných mechanismů, které zapínají geny na nebo vypnuto.

Vědci dříve vytvořili tři knockdown mutace ORC podjednotek v buněčných liniích lidské rakoviny. Současná studie uvádí, že jednotlivé podjednotky, spíše než celý komplex ORC, jsou schopny vázat mnoho jedinečných míst DNA.

„Ačkoliv podjednotky ORC by měly vázat DNA jako součást běžného šesti podjednotky ORC, v genomu jsou tisíce míst, kde se jedna podjednotka váže, ale ne jiná,“ řekla Dutta.

Důležité je, že tato jedinečná vazebná místa nezávisle ovlivnila expresi genu. Podjednotka ORC2 v některých vazebných místech, jak se očekávalo ze studií s nižšími buňkami, zhutněla chromatin a přitahovala represivní histonové značky, které obě geny méně dostupné pro expresi. Překvapivě však řekněte, že UAB Marnix E. Heersink School of Medicine a University of Virginia School of Medicine Researchers, vazba ORC2 na mnoha jiných místech aktivovala chromatin pro genovou expresi.

Kromě toho ORC2 vázaný na DNA také zabránil získávání CTCF na některých ohniskových místech v genomu. CTCF, nazývaný „Master Weaver“ genomu, řídí tvorbu smyček DNA a jak je DNA složena. To zase ovlivňuje expresi genu.

„Naše výsledky naznačují, že se zdá, že vazba ORC2 na chromatin udržuje CTCF daleko od určitých míst, a to by mohlo být kvůli místnímu potlačení chromatinu v těchto místech,“ řekla Dutta. „Při absenci ORC2 se CTCF váže na tato místa a vytváří nové body kotevních bodů pro tvorbu smyčky.“

Ve dvou genových lokalitách studovali vědci zvýšené smyčky v nepřítomnosti ORC2 izolovaly známý enhancer genu z promotoru genu, sekvenci DNA, kde začíná syntéza mRNA. Tato smyčka zjistila, že vědci zjistili, depresivní exprese mRNA a umožnily šíření represivních epigenetických značek.

Buněčné linie použité ve studii mají knockdowny podjednotek ORC1, ORC2 nebo ORC5. Ačkoli rostou pomaleji než buňky divokého typu, přežívají, proliferují a replikují DNA s normálním doplňkem původu replikace. Analýza těchto knockdown mutantních buněčných linií a buněčných linií „záchrany“, kde byly geny divokého typu pro ORC1, ORC2 nebo ORC5 přidány zpět k mutantům, které vědci umožňují pečlivě zkoumat roli ORC v epigenetice, expresi genů a strukturu chromosomu vyššího řádu, což poskytuje bohaté informace o tom, jak Orc podjednotky regulují expresi genových buněk.

Jednou z výzev ke studiu struktury DNA v lidské buňce je obrovská velikost genomu. DNA jedné buňky – pokud by připojená end -to -end a tažená učená jako drát – se natáhla 6 a půl stopy. Tento dlouhý polynukleotidový řetězec DNA podléhá dynamickým strukturálním změnám uvnitř jádra. Některé segmenty se pevně navíjejí kolem proteinů, aby kompakovaly DNA, zatímco jiné segmenty se uvolňují, aby umožnily přístup k genům.

The Buněčné zprávy Studie „Regulace epigenetiky a struktury chromozomu lidským ORC2“ byla vedena odpovídající autory Dutta, Zhangli Su, Ph.D., UAB Department of Genetics a Chongzhi Zang, Ph.D., University of Virginia School of Medicine.

Spoluautoři jsou Mengxue Tian a Gliss Wang, University of Virginia School of Medicine, Charlottesville, Virginie; Etsuko Shibata a Yoshiyuki Shibata, oddělení genetiky UAB; A Tianyi Yang a Fulai Jin, Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio.

Genetika UAB je oddělení v lékařské fakultě Marnix E. Heersink.