Transcription controlled by non-natural DNA modifications — ABC Chemicals

Ученые из Чешской Республики показали, как система, сочетающая реакции фотоклетки, фото-релиза и фосфорилирования в главном желобе ДНК, может контролировать транскрипцию генов.1

В естественном мире существует множество механизмов прямой экспрессии генов: одним из распространенных процессов является метилирование и деметилирование в основной бороздке ДНК. Михал Хоцек из Чешской академии наук и его коллеги ранее сообщали, что модификация пиримидиновых нуклеиновых оснований в последовательности бактериальной ДНК, включающая гидроксиметильную группу (продуцирующую 5-гидроксиметилурацил или 5-гидроксиметилцитозин), может увеличить транскрипцию последовательности до 3,5 времена по сравнению с природной ДНК.2

Перенесемся вперед чуть более года, и теперь группа разработала искусственный химический переключатель, способный включать и выключать транскрипцию посредством реакций в главном желобе ДНК — подобно действию естественной регуляции генов. Важно отметить, что переключатель биоортогональный, то есть он может функционировать параллельно и не мешать естественным биохимическим действиям ДНК.

Transcription controlled by non-natural DNA modifications - ABC Chemicals

Группа сначала произвела бактериальную ДНК, содержащую модифицированные основания 5-гидроксиметилурацила (5-hmU), как и в своем предыдущем исследовании, но на этот раз они модифицировали основания 5-hmU фотоэмульгируемыми нитробензильными защитными группами для предотвращения транскрипции. Облучение видимым светом при 400 нм расщепляло защитные группы для включения транскрипции, а ферментативное фосфорилирование гидроксиметильных групп выключало транскрипцию, завершая цикл выключения, включения и выключения. Команда также исследовала бактериальную ДНК, модифицированную основаниями 5-hmC вместо оснований 5-hmU, но хотя система работала аналогично для первых двух этапов, модифицированная 5-hmC ДНК не могла снова отключиться после ферментативного фосфорилирования.

«Это очень интересное исследование лаборатории Hocek, в котором они демонстрируют, как химические манипуляции с модификациями нуклеиновых оснований в промоторе могут вызывать изменения в транскрипционном статусе гена в бактериальном контексте», — говорит эксперт по эпигенетике Шанкар Баласубраманян из Университета Кембриджа. , ВЕЛИКОБРИТАНИЯ. «Химически модифицированные основания ДНК обнаружены во многих организмах, включая млекопитающих, и поэтому данное исследование служит хорошей концептуальной демонстрацией того, как эту стратегию можно использовать как естественным образом, так и технологически для контроля транскрипционных программ».

Этот контроль транскрипции в настоящее время изучен только in vitro, поэтому первой задачей для группы будет достижение их переключения in vivo.. Они также планируют исследовать нефотохимические биоортогональные реакции в главном желобе ДНК для переключения экспрессии генов и активируемых красным светом фотоэлементов, которые позволят нам переключать транскрипцию с использованием нетоксичного и более глубокого красного света для применений в ткани или даже животные ».

Ссылки

Обе эти статьи имеют открытый доступ

1 Z Ваникова и другие, Химреагент Sci., 2019, 103937 (DOI: 10.1039 / c9sc00205g)

2 M Janoušková и другие, Химреагент Commun., 2017, 5313253 (DOI: 10.1039 / c7cc08053k)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *