Elkészült a teljes emberi géntérkép

A Human Genome Project 1990-ben indult és 2004-ben késznek nyilvánította az emberi géntérképet. Ekkor technikai korlátok miatt a teljes DNS mintegy 8 százaléka hiányzott. A nehézségek komolyságát mutatja, hogy viharosan fejlődő technika mellett is közel két évtizedre volt szükség a hiányzó rész feltárásához. Az MIT professzora, Jonathan Weissman és kollégái ennél is tovább mentek és a Cell hasábján közölték, hogy elkészítették a funkcionális géntérképet.

A DNS az a kettős spirál formában kódolt kémiai információ, amely minden emberi sejt magjában megtalálható. Maga a kódsor ömlesztett információ, de ha tudjuk, hogy egy rész egy adott fehérjék felépítésére vonatkozó instrukciókat tartalmaz, azt génnek nevezzük. Ha DNS-térkép egy ház tervrajza, Weismann és kollégáinak géntérképéből derül ki, hogy az adott vonal fal, nyílászáró, vagy fém csigalépcső. Az összes genetikai funkció megismerése tehát komoly tudományos előrelépés.

A tudósok géntérkép létrehozásához a Perturb-seq módszert alkalmazták. Ez a CRISPR génszerkesztő rendszert használja egyes gének ki- és bekapcsolásához. A DNS instrukciókat másoló továbbvivő RNS-eket vizsgálva tudták beazonosítani géneket. A 2016-ban publikált eljárást maga Weissman fejlesztette ki kollégájával, Aviv Regev professzorral. A Weissman laboratóriumában hallgatóként dolgozó Joseph Replogle továbbfejlesztette az eljárást, amely így nagyobb léptékben is alkalmazhatóvá vált. Az új Petrurb-seqet 2020-ban publikálta Replogle.

A vérrákos sejteken és retinából szerzett egészséges sejteken végzett összehasonlító elemzést 2,5 millió sejten végezték el, amivel átfogó térképet kaptak a genotípusokról és fenotípusok összefüggéséről.

Szerkezet a szerkezetben

A vizsgálat egyik fő haszna, hogy olyan géneket lehet megismerni általa, amelyeknek funkciója jelenleg ismeretlen. Ilyenre példa a C7orf26 mutáció, amiről kiderült, hogy az integrátor komplexum nevű tizennégy különböző fehérjéből álló és RNS-szakaszokat előállító molekuláris szerkezet tizenötödik alkotóeleméért felel. A kutatás során az is kiderült, hogy az ingerátort alkotó fehérjék nem csak alkatrészek, hanem több külön modult alkotnak.

A kutatók találtak egy olyan géncsoportot, amelynek kikapcsolása sejtről sejtre más eredményhez vezetett. Ezekről a génekről kiderült, hogy a kromoszómák szétválasztásában játszanak szerepet. A kromoszómák a DNS-láncokat tárolják, a hiányzó kromoszómákkal járó genetikai hibát aneuploidiának nevezik. Weissman szerint az aneuploidiáért felelős gének felfedezése a géntérkép egyik legérdekesebb eddigi következménye, mert ezt visszájára fordítva gyakorlatilag megismerték a DNS kromoszómákra tagolásának helyes módját.

A munka foglalkozott azzal is, hogy miként reagálnak a mitokonrdiumok a stresszre. A mitokondriumok a sejtek energiaellátásáért és energiaraktározásért felelős különös sejtszervecskék, amelyek a jelenlegi ismereteink szerint szimbiózisban élő baktériumokként kerültek a sejtekbe. Az emberi genomban mintegy ezer gén kapcsolódik a mitokondriumokhoz, de a mitokondriumoknak saját genomjuk is van 13 génnel.

A kutatás megállapította, hogy a stresszre a sejt génjei is működésbe léptek, de a mitokondrium más, színesebb reakciót mutatott.

Az továbbra is nyílt kérdés, hogy miért van a mitokondriumoknak saját DNS-e. A nagy kép azt mutatja, hogy az önálló mitokondrium genom előnye, hogy különböző stresszhatásokra lokalizáltan és specifikusan tud reagálni a sejt

– vélekedett Replogle.

A tudósok a felhasznált rákos sejteken kívül más sejttípusok vizsgálatával és a térkép további felfedezésével folytatják a munkát.

(SciTechDaily)