Genomikielen monimutkaista kielioppia avattiin

Ruotsalais-suomalainen tutkimus näyttää, että ihmisen geneettisen koodin ‘kielioppi’ on monimutkaisempi kuin minkään puhutun kielen. Nature-tiedelehdessä julkaistut tulokset selittävät, miksi ihmisen genomin tulkitseminen on niin vaikeaa. Tutkimukseen osallistuneita Suomen Akatemian Syöpägenetiikan huippuyksikön tutkijoita tulokset auttavat ymmärtämään, kuinka ihmisten väliset geneettiset erot vaikuttavat heidän alttiuteensa sairastua esimerkiksi syöpään.

Ihmisen genomin kirjainten, A, C, G ja T, järjestys paljastui vuonna 2000, kun genomin sekvensointi valmistui. Kirjainten järjestyksen tietäminen ei kuitenkaan riitä genomitiedon hyödyntämiseen lääketieteessä: on myös ymmärrettävä, mitä kirjainjonot tarkoittavat. Toisin sanoen on tunnistettava genomin kielen ’sanat’ ja ’kielioppi’.

Kaikissa ihmiskehon soluissa on lähes identtinen genomi, mutta erityyppiset solut ilmentävät eri geenejä.  Kullakin geenillä on kontrollialue, joka sisältää ohjeet siitä, milloin ja missä geeniä ilmennetään. Tätä säätelykoodia lukevat transkriptiotekijöiksi kutsutut proteiinit, jotka sitoutuvat tiettyihin ’DNA-sanoihin’ ja joko nostavat tai laskevat kohdegeenin ilmentymistä.

Professori Jussi Taipaleen (Karoliininen Instituutti ja Helsingin yliopisto) johdolla tutkijat ovat aikaisemmin tunnistaneet useimmat yksittäisten transkriptiotekijöiden tunnistamat DNA-sanat. Lisäksi puhuttujen kielten tapaan DNA-sanojakin voidaan liittää yhdyssanoiksi, joiden lukemiseen tarvitaan useita transkriptiotekijöitä. Lukemiseen käytettävää mekanismia ei kuitenkaan ole aikaisemmin tutkittu. Niinpä Taipaleen ryhmä kartoitti systemaattisesti transkriptiotekijöiden parien sitoutumista DNA-yhdyssanoihin.

Kartoitus paljastaa, että geneettinen koodi on paljon monimutkaisempi kuin mikään ihmisen käyttämä kieli. Kahta sanaa ei yhdistetä vain poistamalla välilyönti, vaan yhdyssanaan liitetyt sanat muuttuvat muodostaen suuren joukon täysin uusia sanoja.

– Tutkimuksemme tunnisti monia tällaisia sanoja, ja lisää ymmärrystä siitä kuinka geenejä säädellään normaalissa yksilönkehityksessä ja syövässä, sanoo tohtoriopiskelija Arttu Jolma.

Helsingin yliopistossa toimivan Suomen Akatemian Syöpägenetiikan huippuyksikön tutkijat osallistuivat tutkimuksen laskennalliseen osaan, jossa vertailtiin uusien DNA-yhdyssanojen esiintymistä ihmisen ja muiden lajien genomeissa. Tavoitteena on hyödyntää tietoa ihmisten geneettisen syöpäalttiuden ymmärtämisessä, koska mutaatio tärkeässä DNA-sanassa voi aktivoida syövälle hyödyllisen tai hiljentää syövältä suojaavan geenin.

Huippuyksikön tutkijat ovat jo aikaisemmin selittäneet, kuinka yhden kirjaimen ero yli kolmen sadan tuhannen merkin päässä syövälle tärkeästä MYC-geenistä sijaitsevassa DNA-sanassa vaikuttaa paksusuolisyövän riskiin. Yhdyssanojen ymmärtäminen mahdollistaa entistä useampien erojen tulkintaa.

Julkaisu: DNA-dependent formation of transcription factor pairs alters their binding specificity. Jolma A, Yin Y, Nitta KR, Dave K, Popov A, Taipale M, Enge M, Kivioja T, Morgunova E and Taipale J., Nature 9 November 2015, doi: 10.1038/nature15518.

Lisätietoja:
Jussi Taipale, PhD, Professor
Puh. +46(0)8-58586895
Sähköposti: Jussi.taipale@ki.se

 

Lue lisää aiheesta: Terveys