Komórkowy magnes w „śmieciowym DNA”. Odkryto gen, który niczego nie koduje, a jednak steruje każdą komórką

Przez dziesięciolecia biolodzy głowili się nad fundamentalnym pytaniem: co sprawia, że komórki naszego organizmu zachowują odpowiednie rozmiary? Kwestia ta ma kluczowe znaczenie medyczne, ponieważ nieprawidłowa wielkość komórek – zarówno zbyt mała, jak i zbyt duża – jest bezpośrednio powiązana z licznymi chorobami. Do tej pory genetyczne podstawy tego procesu pozostawały w dużej mierze zagadką. Najnowsze badania przeprowadzone przez zespół z The Hospital for Sick Children (SickKids) przyniosły jednak rozwiązanie.

Niepozorne DNA skrywa potężny regulator

W nowym badaniu udało się odkryć pierwszy gen, który bezpośrednio kontroluje ten proces. Jeszcze ciekawsze jest to, że znajduje się on w tzw. „śmieciowym DNA”, który długo był uważana za bezużyteczny.

Nowo odkryty gen, nazwany CISTR-ACT, nie służy do budowy białek, lecz należy do kategorii długich niekodujących RNA (lncRNA). Jest on częścią tzw. niekodującego genomu, który stanowi aż 98% naszego DNA i przez lata był błędnie określany mianem „śmieciowego DNA”.

Badanie opublikowane w „Nature Communications” dowodzi, że te pozornie nieistotne regiony mogą kontrolować kluczowe procesy biologiczne. Dr Philipp Maass, naukowiec w SickKids, podkreśla, że dzięki analizie szerokiego spektrum typów komórek udało się wskazać CISTR-ACT jako pierwszy lncRNA bezsprzecznie wpływający na ich wielkość.

Jak działa CISTR-ACT? Naukowcy na tropie „komórkowego magnesu”

Naukowcy, stosując interdyscyplinarne podejście łączące biologię obliczeniową oraz techniki edycji genów CRISPR/Cas9 i Cas13, odkryli, że CISTR-ACT pełni funkcje regulacyjne zarówno na poziomie DNA, jak i RNA. Mechanizm jego działania można porównać do magnesu, który przyciąga i nakierowuje białko o nazwie FOSL2 do odpowiednich genów.

CISTR-ACT prowadzi białko FOSL2 do specyficznych miejsc w genomie, co pozwala na kontrolowanie ekspresji genów odpowiedzialnych za wzrost komórki, jej strukturę oraz adhezję komórkową (proces przylegania do sąsiednich komórek).

Gen, który wpływa na mózg i szpik kostny

Gdy w modelach przedklinicznych zredukowano lub usunięto gen CISTR-ACT, komórki (np. czerwone krwinki) stawały się wyraźnie większe. Z kolei zwiększenie ilości kopii tego genu powodowało kurczenie się komórek. Co istotne, funkcja ta jest zachowana u różnych gatunków, co oznacza, że CISTR-ACT działa w podobny sposób zarówno u ludzi, jak i w modelach badawczych.

Wpływ genu CISTR-ACT jest szczególnie widoczny w rozwoju mózgu oraz szpiku kostnego. Eksperymenty wykazały, że jego brak prowadzi do zmian w strukturze mózgu oraz powiększenia erytrocytów.

Co dalej? Potencjał w leczeniu nowotworów i anemii

Choć wcześniej dr Maass wiązał ten gen z wadami chrząstki i chorobami dziedzicznymi, dopiero teraz zrozumiano jego uniwersalną rolę w biologii komórki. Odkrycie to otwiera zupełnie nowe ścieżki w medycynie personalizowanej.

Zrozumienie, że CISTR-ACT działa na wielu poziomach (DNA i RNA), pozwala naukowcom myśleć o opracowaniu precyzyjnych terapii dla schorzeń, w których rozmiar komórek jest krytycznym czynnikiem patologicznym, takich jak nowotwory czy anemia. W kolejnych badaniach naukowcy przyjrzą się, czy inne niekodujące RNA pełnią podobne funkcje w różnych tkankach oraz jak dokładnie przebiega interakcja między CISTR-ACT a FOSL2.

Źródło: Nature Communications

Nasza autorka

Magdalena Rudzka

Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.