Biologer har länge trott att en enkel on / off knapp styr de flesta gener i mänskliga celler.
Vänd på brytare och en cell börjar eller slutar producera ett visst protein. Men nya uppgifter tyder på att denna modell är alltför enkel och att våra gener är mer redo för handling än man tidigare trott.
Forskare i labbet av Whitehead Ledamot Richard Young har upptäckt att många mänskliga gener sväva mellan "på" och "off" i en viss cell. Enligt studien, som visas på nätet i Cell den 12 juli, börjar dessa gener gör RNA mallar för proteiner, en process som kallas transkription, men misslyckas till slut. Mallarna realiseras aldrig, och de proteiner som aldrig visas.
"Överraskande, omkring en tredjedel av våra gener, inklusive alla tillsynsmyndigheterna i cellidentiteten, hör till denna nya klass", säger Young, som också är en MIT professor i biologi. "Det verkar väldigt riskabelt för en vuxen cell att lämna primas gener som kan förändra sin identitet."
Den mänskliga kroppen består av mer än 200 typer av celler. Varje cell innehåller samma komplett uppsättning av gener, men uttrycker bara en unik bråkdel av dem, spottar ur sig proteiner som gör det en nerv eller hud eller vita blodkroppar. Forskare har vetat i åratal att en cell döljer generna det behöver inte med ringlande vilande DNA tätt runt protein spolar som kallas histoner. Den nya studien, tyder dock på att DNA-förpackningen förblir löst i början av många inaktiva gener, i motsats till lärobok modeller.
Whitehead postdoktorer Matthew Guenther och Stuart Levine avskärmade hela det mänskliga genomet för en kemisk signatur-ett landmärke, som motsvarar denna lösare DNA förpackningar konfiguration och därmed med transkription invigning. De arbetade med embryonala stamceller, celler lever och vita blodkroppar.
"Vi förväntade oss att hitta landmärket på 30 till 40 procent av de gener eftersom det är hur många är aktiva i varje cell," Günther säger. "Vi blev chockade när den dök upp på mer än 75 procent av generna i både unspecialized embryonala stamceller och specialiserade celler vuxen."
Ytterligare experiment bekräftat att majoriteten av inaktiva gener genomgå "transkriptionell uttagningen." De börja göra RNA, men aldrig slutföra jobbet. Uppenbarligen är de flesta av en inaktiv gen hårt lindad runt histoner, som förhindrar RNA transkriptionell maskiner från att gå framåt längs DNA.