Od lat naukowcy próbują zrozumieć, w jaki sposób szczególna histon wpływa modyfikacja o nazwie H3K4me3 Ekspresja genu. Chociaż wiadomo, że odgrywa rolę w aktywacji genów, jego dokładna funkcja była trudna do określenia ze względu na obecność innych podobnych białek w komórce, które mają nakładające się funkcje.

Ostatnio jednak ujawniono wreszcie nieuchwytną funkcję H3K4me3. Według artykułu opublikowanego w czasopiśmie Natura, ta modyfikacja histonów działa jako system sygnalizacji regulujący ekspresję genów, zasadniczo kontrolując początek i koniec ekspresji genów. To nowe odkrycie, które okrzyknięto znaczącym przełomem, zmieniło nasze rozumienie, w jaki sposób białka epigenetyczne regulują rozwój komórek i ich potencjalną rolę w raku. Rzuciło to również nowe światło na proces ekspresji genów i sugeruje, że blokowanie białek epigenetycznych może wpływać na komórki normalne i nowotworowe.

W badaniu przeprowadzonym w Instytucie Badań nad Rakiem (ICR) w Londynie wykorzystano zaawansowane techniki genetyczne i biochemiczne na mysich komórkach macierzystych w celu zbadania specyficznej roli H3K4me3. Odkryli, że usunięcie białek odpowiedzialnych za dodanie modyfikacji spowodowało utratę całego H3K4 metylacja. Odkryli również, że H3K4me3 kontroluje uwalnianie polimerazy RNA II, enzymu, który pomaga w transkrypcji DNA.

Podobnie jak sygnalizacja świetlna na ruchliwym skrzyżowaniu, modyfikacja H3K4 kontroluje przepływ tego enzymu, określając, kiedy powinien się rozpocząć i prędkość, z jaką działa. W przypadku braku H3K4me3 polimeraza RNA II utknie w określonych punktach DNA, powodując opóźnienia transkrypcji. Odkrycia te sugerują, że zmiana poziomów H3K4me3 w komórkach może mieć wpływ na rozwój raka i odpowiedź na leczenie.

„Nasze badanie oferuje fundamentalne nowe zrozumienie epigenetyka, bardzo ekscytujący i wciąż w dużej mierze niedostatecznie zbadany obszar badań nad rakiem” – powiedział profesor Kristian Helin, dyrektor generalny ICR i główny badacz. „Rozwiązaliśmy 20-letnią zagadkę, odkrywając, w jaki sposób dobrze znana modyfikacja epigenetyczna kontroluje ekspresję genów. Ponieważ enzymy określające poziom H3K4me3 w komórce często są zmutowane w raku, nasze badania mogą mieć wpływ na zrozumienie i leczenie raka”.

Helin określa odkrycia jako naukę „podręcznikową”, wskazując, że są one niezbędne do badań w dziedzinie epigenetyki i zostaną włączone do podręczników jako podstawa zaawansowanych badań i zastosowań praktycznych.

Stwierdził: „Nawet najnowocześniejsze metody leczenia pacjentów opierają się na fundamentalnych odkryciach naukowych, takich jak to. Tylko dzięki podstawowemu zrozumieniu, jak działają geny i komórki oraz co może się z nimi nie udać, możemy stworzyć leki na raka przyszłości”.

Według naukowców opracowywanie leków ukierunkowanych na te „sygnalizacje świetlne” lub modyfikacje epigenetyczne, takie jak H3K4me3, już trwa, potencjalnie zapewniając skuteczną opcję leczenia pacjentów z rakiem.

„To ekscytująca nowa droga do badań nad rakiem”, mówi Heilin, „i wierzymy, że nasze odkrycia utorują drogę do skuteczniejszego rozwoju tych leków epigenetycznych”.

Źródło: Hua Wang i in. H3K4me3 reguluje proksymalną pauzę promotora polimerazy II RNA. Natura, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-05780-8

Odniesienie: Nowe badanie ujawnia epigenetyczne „sygnalizacje świetlne” kontrolujące aktywność genów zatrzymywania się i ruszania. Instytut Badań nad Rakiem. MARZEC 2023