TÜ Southwesterni lastemeditsiinikeskuse uurimisinstituudi (CRI) teadlased on välja töötanud uuendusliku süsteemi, et tuvastada ja iseloomustada molekulaarseid komponente, mis kontrollivad inimese genoomis reguleerivate DNA järjestuste tegevust.
Genoomil, mis on inimese DNA täielik komplement, sealhulgas kõik valke kodeerivad geenid, on peaaegu 3 miljardit aluspaari. Vaatamata oma tohutule suurusele kodeerib ainult 2 protsenti meie genoomist valke. Ülejäänud 98 protsenti koosneb mittekodeerivatest piirkondadest, mis reguleerivad, kus ja millal valku kodeerivad geenid aktiveeritakse. Inimese geneetika ja vähi genoomiuuringud on neid mittekodeerivaid piirkondi korduv alt tuvastanud inimeste haiguste, näiteks vähi võimalike tõukeallikatena.
Nende reguleerivate piirkondade ja geenide sisse- ja väljalülitamise aluseks olevate põhimõtete parem mõistmine on vajalik, et selgitada välja, kuidas haigused arenevad ja leida uusi ravimeetodeid. Kuid nende mittekodeerivate piirkondade tuvastamise ja nende toimimise mõistmise tööriistad on piiratud. Need nõuavad neid piirkondi reguleerivate valgufaktorite eelnevat tuvastamist, sõltuvad reaktiivide (nt antikehad) saadavusest ja vajavad sageli keerukaid geneetilisi manipuleerimisi.
Uus süsteem, mille töötasid välja Dr Jian Xu labori teadlased ja mis avaldati ajakirja Cell viimases numbris, sillutab teed nende reguleerivate geneetiliste elementide põhjalikuks uurimiseks. See süsteem nimega CAPTURE (CRISPR Affinity Purification in situ of Regulatory Elements) pakub lähenemist genoomse järjestusega seotud valkude ning nende RNA ja DNA interaktsioonide samaaegseks isoleerimiseks.
"CAPTURE'i võime eraldada ja analüüsida kõiki meie DNA-d reguleerivaid tegureid pakub palju võimalusi uurida, kuidas erinevad valgud kontrollivad genoomi toimimist vähis ja tüvirakkudes," ütles vanemautor dr Xu. UTSW ja pediaatriaosakonna CRI abiprofessor. "See avab ka täiesti uue tee uute ravimite sihtmärkide leidmiseks."
CAPTURE-meetod töötati välja CRISPR-i genoomse redigeerimissüsteemi, sealhulgas CRISPR-iga seotud valgu 9 (Cas9) – RNA-ga juhitava ensüümi, mis seondub DNA-ga – ümberehitamise teel. CAPTURE töötab juht-RNA-de abil, et suunata Cas9 (dCas9) deaktiveeritud versioon DNA elementidele, mida teadlased soovivad uurida. Seejärel saab dCas9 - koos teiste valkude, RNA ja DNA järjestustega, mis on seotud dCas9 positsiooniga kromosoomis (selle genoomsete lookuste) - eraldada ja uurida. See võimaldab tuvastada ja iseloomustada genoomi reguleerivaid piirkondi ja nendega seotud valke kogu genoomis.
Kasutades CAPTURE'i, tuvastas dr Xu laboratoorium eduk alt paljud teadaolevad ja uued inimese telomeeriga seotud valgud, mis on põhimõtte tõestuseks. Telomeerid, mis on lühikesed korduvad DNA järjestused kromosoomide otstes, kaitsevad meie kromosoome kulumise või naaberkromosoomidega sulandumise eest. Järgmisena avastasid teadlased uued mehhanismid, mis reguleerivad ebanormaalset beeta-globiini geeniekspressiooni inimese vererakkudes. Beetaglobiin on hemoglobiinina tuntud suurema valgu oluline osa, mis vastutab hapniku ja süsinikdioksiidi vahetuse eest meie kopsude ja kehakudede vahel. Beeta-globiini geenide ekspressiooni muutust seostatakse pärilike hemoglobiinihäiretega, nagu sirprakuline aneemia, mis mõjutab praegu 5 protsenti maailma elanikkonnast.
"CAPTURE'i erapooletu genoomi analüüs annab biomeditsiini teadlastele võimsa uue tööriista aluseks olevate regulatiivsete põhimõtete dešifreerimiseks. See uus tööriist aitab paremini mõista inimese genoomi ja erinevate haiguste geneetilisi variatsioone," ütles dr dr.. Xu ütles.
