短命のRNA分子を捕捉することにより、科学者は罰ゲーム ルーレットとそれらを制御する調節要素との関係をマッピングできます。
Anne Trafton
2024年6月5日
ヒトゲノムには約23,000個の罰ゲーム ルーレットが含まれていますが、これらの罰ゲーム ルーレットのほんの一部のみが、いつでも細胞内でオンになっています。罰ゲーム ルーレット発現を制御する調節要素の複雑なネットワークには、エンハンサーと呼ばれるゲノムの領域が含まれます。
この距離は、罰ゲーム ルーレットとエンハンサーの間の複雑な相互作用をマッピングすることを困難にする可能性があります。それを克服するために、MIT研究者は、細胞内の罰ゲーム ルーレットとエンハンサーの活性化のタイミングを観察できる新しい手法を発明しました。
どのエンハンサーがどの罰ゲーム ルーレットをさまざまな種類の細胞で制御するかについて、どのエンハンサーが罰ゲーム ルーレット障害の潜在的な薬物標的を特定するのに役立つかを学ぶことができます。ゲノム研究は、さまざまな疾患に関連する多くの非タンパク質コーディング領域で変異を特定しました。
「人々が罰ゲーム ルーレット技術を使用して疾患情報を持っている染色体の領域を特定し始めると、それらのサイトのほとんどは罰ゲーム ルーレットに対応していません。 MIT研究所名誉教授であり、MITの統合癌研究所のメンバーであるPhillip Sharp氏は、次のように述べています。
シャープは新しい罰ゲーム ルーレットの上級著者です。今日表示されますin自然。 罰ゲーム ルーレットリサーチアシスタントD.B.
エルナの狩猟
ヒトゲノムの2％未満は、タンパク質をコードする罰ゲーム ルーレットで構成されています。 ゲノムの残りの部分には、これらの罰ゲーム ルーレットがいつ、どのように発現するかを制御する多くの要素が含まれています。
最近では、2010年に、研究者は、これらのエンハンサーがエンハンサーRNAまたはERNAとして知られるRNA分子に転写されることを発見しました。科学者は、エンハンサーが標的罰ゲーム ルーレットと積極的に相互作用しているときにこの転写が発生するのではないかと疑っています。
「その情報は、開発がどのように発生するかを理解し、癌が規制プログラムを変更し、分化と転移性の成長につながるプロセスを活性化する方法を理解する上で非常に重要です」とMahat氏は言います。
ただし、この種のマッピングは、エルナが非常に少量で生成され、セルで長く続かないため、実行が困難であることが証明されています。さらに、エルナには、Poly-A尾として知られる変更がありません。これは、ほとんどの技術がRNAをセルから引き出すために使用する「フック」です。
ERNAを捕捉する1つの方法は、RNAに組み込まれたときに転写を止める罰ゲーム ルーレットにヌクレオチドを追加することです。これらのヌクレオチドには、罰ゲーム ルーレットからRNAを釣るために使用できるビオチンと呼ばれるタグも含まれています。
エルナをキャプチャする新しい方法のアイデアをブレインストーミングしながら、マハットとシャープはクリック化学を使用して検討しました。これは、それぞれが一緒に反応できる「クリックハンドル」でタグ付けされている場合に2つの分子を結合するために使用できる手法です。
罰ゲーム ルーレット者は、ワンクリックハンドルでラベル付けされたヌクレオチドを設計し、これらのヌクレオチドが成長するエルナストランドに組み込まれると、補完的なハンドルを含むタグでストランドに釣りをすることができます。これにより、罰ゲーム ルーレット者はエルナを捕獲してから、それを浄化し、増幅し、シーケンスすることができました。
この手法を使用して、研究者は、細胞内で特定の時間に積極的に転写されているエンハンサーと罰ゲーム ルーレットのスナップショットを取得しました。
「すべての細胞で、調節要素とそれらの対応する罰ゲーム ルーレットからの転写の活性化を決定できるようにしたい。そして、これは単一のセルで行われなければなりません。なぜなら、それはあなたが調節要素と罰ゲーム ルーレットの間の同期または非同期を検出できる場所だからです」とマハットは言います。
罰ゲーム ルーレット発現のタイミング
マウス胚性幹細胞での技術を実証する罰ゲーム ルーレット者は、RNA鎖の長さとポリメラーゼの速度に基づいて、特定の領域が転写され始めたときにほぼ計算できることを発見しました（転写の原因となる酵素） - つまり、ポリメラーゼが毎秒どれだけ離れているか。
研究者は、このアプローチを使用して、以前に可能だったよりも細胞周期罰ゲーム ルーレットの発現のタイミングをより詳細に決定しました。また、既知の罰ゲーム ルーレットエンハンサーペアのいくつかのセットを確認することができ、今では検証しようとすることができる約50,000の可能なエンハンサージェーンペアのリストを生成することができました。
どのエンハンサーを制御するかを学習することは、遺伝的根拠を持って疾患の新しい治療法を開発する際に価値があることを証明する罰ゲーム ルーレットを制御します。昨年、米国食品医薬品局は鎌状赤血球貧血の最初の罰ゲーム ルーレット治療治療を承認しました。これは、胎児のグロビン罰ゲーム ルーレットの活性化をもたらすエンハンサーを妨害し、鎌状の血液細胞の産生を減少させることで機能します。
MITチームは現在、このアプローチを他のタイプの細胞に適用しており、自己免疫疾患に焦点を当てています。ボストン小児病院の罰ゲーム ルーレット者と協力して、彼らはループスに関連している免疫細胞変異を調査しています。その多くはゲノムの非コード領域で見られます。
「これらの変異によってどの罰ゲーム ルーレットが影響を受けるかは明らかではないので、これらの推定エンハンサーが調節している可能性があり、これらのエンハンサーが活性化されている罰ゲーム ルーレットが調節されている可能性があります」とMahat氏は言います。 「これは、生物学を理解する上で基本的な罰ゲーム ルーレット間マップを作成するためのツールであり、病気を理解するための基盤です。」
この調査の結果は、の証拠も提供しています。理論そのシャープは、MIT教授のリチャード・ヤングとアラップ・チャクラボルティとともに最近開発されました。これらの凝縮物は、酵素とRNAの大きなクラスターでできており、鋭利なことは、罰ゲーム ルーレット部位で生成されたエルナを含むことがあることを示唆しています。
「罰ゲーム ルーレットとプロモーターの間の通信は凝縮液型、過渡構造であり、RNAがその一部であることを想像します。これは、罰ゲーム ルーレットからのRNAがどのようにアクティブであるかを理解する上で重要な作業です」と彼は言います。
この罰ゲーム ルーレットは、国立がん罰ゲーム ルーレット所、国立衛生罰ゲーム ルーレット所、およびエメラルド財団ポスドクの移行賞によって資金提供されました。