’’Viides kirjain’ ihmisen DNA:ssa muuttaa geneettisen koodin lukua

Ruotsalais-suomalainen tutkimus osoittaa, että ihmisen solujen DNA:ssa esiintyvä ’viides kirjain’ muuttaa geneettisen koodin lukua. Science-tiedelehdessä julkaistut tulokset auttavat ymmärtämään, miten DNA ohjaa geenien ilmentymistä yksilönkehityksen aikana ja tautien synnyssä.

Ihmisen genomin kirjainten, A, C, G ja T, järjestys on tunnettu vuodesta 2000 lähtien. Näiden neljän kirjaimen lisäksi CG-kirjainyhdistelmien C:t voidaan muokata soluissa metylaatiolla ja näin tuottaa genomin ’viides kirjain’. Kirjainten järjestyksen ymmärtäminen on edellytys genomitiedon hyödyntämiseen lääketieteessä;   geenien kirjainjonot tunnetaan jo, mutta niin sanotuista säätelyalueista tiedetään vain vähän. Säätelyalueet sisältävät  ohjeet siitä, milloin ja missä geeniä ilmennetään.



Ihmiskeho koostuu useista erityyppisistä soluista, joissa kaikissa on sama genomin kirjainten järjestys. Genomin CG-kirjainyhdistelmien kuitenkin vaihtelee eri kudoksissa esiintyvien solujen välillä. Tällä metylaatiolla voi olla suuri vaikutus geenien ilmentymiseen solussa ja siten solun ominaisuuksiin etenkin, jos metylaatio esiintyy säätelyalueiden ’DNA-sanoissa’, joihin traskriptiotekijöiksi kutsutut säätelyproteiinit sitoutuvat.



Professori (Helsingin yliopisto ja Karoliininen Instituutti) johdolla tutkijat ovat aikaisemmin tunnistaneet useimmat DNA-sanat, joihin yksittäin ja pareittain esiintyvät transkriptiotekijät sitoutuvat. CG-kirjainyhdistelmän metylaation vaikutusta DNA-sanojen lukemiseen ei kuitenkaan ole aiemmin tutkittu systemaattisesti. Niinpä Taipaleen ryhmä kartoitti systemaattisesti transkriptiotekijöiden sitoutumista DNA-sanoihin, joiden CG-kirjainyhdistelmät olivat joko metyloituja tai ei-metyloituja.



Kartoitus paljastaa, että monien transkriptiotekijöiden sitoutuminen DNA-sanoihin muuttuu CG-kirjainyhdistelmien metylaation myötä. Toisin kuin aiemmin tiedettiin, DNA-sanoja, joiden CG-kirjainyhdistelmät ovat metyloituja, lukevat erityisesti sikiöaikana ja elimien kehityksen aikana ilmenevät transkriptiotekijät, sekä muutamat eturauhas- ja paksusuolisyövässä tärkeät transkriptiotekijät.



Helsingin yliopistossa toimivan Suomen Akatemian osallistuivat tutkimukseen keskeisesti tuottamalla tietoa syöpäsolujen genomin CG-kirjainyhdistelmien metylaatiosta ja tutkimalla transkriptiotekijöiden tunnistamien DNA-sanojen esiintymistä ihmisen ja muiden lajien genomeissa.



Tämän tutkimuksen tuloksilla on suuri merkitys yksilönkehityksen, syöpäkasvainten kehityksen ja tautien synnyn ymmärtämisessä.

Viite: Yimeng Yin, Ekaterina Morgunova, Arttu Jolma, Eevi Kaasinen, Biswajyoti Sahu, Syed Khund-Sayeed, Pratyush K. Das, Teemu Kivioja, Kashyap Dave, Fan Zhong, Kazuhiro R. Nitta, Minna Taipale, Alexander Popov, Paul Adrian Ginno, Silvia Domcke, Jian Yan, Dirk Schübeler, Charles Vinson, and Jussi Taipale: Impact of cytosine methylation on DNA binding specificities of human transcription factors. Science, 5 May, 2017    DOI 10.1126/science.aaj2239

Lisätietoja:

Jussi Taipale, PhD, Professor of medical systems biology

Department of Medical Biochemistry and Biophysics, Karolinska Institutet

Puh. +46 (0)736 49 18 79

Sähköposti: