Sinds de tijd van het oude Egypte, mensen hebben geheime codes gemaakt en gebroken om kritieke informatie te behouden en te verkrijgen. Het menselijk leven zelf is gebaseerd op een genetische code van DNA- of RNA-sequenties die cellen lezen en vertalen in eiwitten - de bouwstenen van het leven. Recente wetenschappelijke ontdekkingen hebben de mechanismen van het lichaam onthuld voor het transcriberen van DNA gereguleerd door de "histoncode" - verschillende chemische markeringen op de staarten van histon-eiwitten, dit zijn macromoleculen in celkernen die verantwoordelijk zijn voor het verpakken en structureren van DNA.

Na acht jaar studie, een team van onderzoekers van de University of California San Diego en Johns Hopkins University publiceerde nieuwe bevindingen over het lezen van de histoncode van het lichaam in het nummer van 7 november van wetenschappelijke vooruitgang . De bevindingen beantwoorden een belangrijke vraag in het dynamische onderzoeksgebied van epigenetica:het toevoegen van chemische tags aan DNA en histon-eiwitten om celfuncties te veranderen zonder de DNA-sequentie te veranderen. Het begrijpen van de fundamentele principes van hoe epigenetische informatie in de cel wordt omgezet, zou uiteindelijk kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen voor de bestrijding van ziekten zoals kanker.

In het onderzoeksartikel getiteld "Deciphering and engineering chromomain-methyllysine peptide recognition, " UC San Diego hoogleraar scheikunde en biochemie Wei Wang, postdoctorale wetenschappers en zijn collega's in de departementen Farmacologie, Bio-engineering, en cellulaire en moleculaire geneeskunde, evenals wetenschappers van Johns Hopkins, een mechanistische verklaring geven van hoe combinaties van histon-modificaties kunnen worden gelezen door bepaalde eiwitten - "reader-eiwitten" - wat leidt tot veranderingen in genexpressie en interpretatie van informatie die in het DNA-genoom is gecodeerd.

"We hebben een model ontwikkeld om te begrijpen hoe reader-eiwitten door verschillende combinaties van histon-modificaties kijken, die de informatie interpreteren en transduceren die is gecodeerd bij het taggen van histon-eiwitten zonder de DNA-sequentie te veranderen, " zei Wang.

Een metafoor van make-up toepassen, Wang legde uit dat als een persoon zijn of haar gezicht verzint, de make-up kan het uiterlijk van de persoon veranderen, maar hij of zij kan nog steeds als dezelfde persoon worden geïdentificeerd. In het lichaam, histonmodificaties kunnen verschillende combinaties produceren, zoals iemands make-up, die de chemische eigenschappen van de histoneiwitten kunnen veranderen. Maar Wang en collega's ontdekten dat reader-eiwitten dezelfde chemische eigenschappen herkennen, zelfs als ze het gevolg waren van verschillende combinaties van histonmodificaties. Volgens Wang, omdat het aantal mogelijke combinaties van verschillende chemische tags enorm is, de histoncode is niet goed gedefinieerd. De nieuwe bevindingen, echter, een manier voorstellen om de histoncode te definiëren, een computationeel model dat de chemische eigenschappen van histon-eiwitten weergeeft. Het is alsof je door iemands make-up heen kijkt en de ware identiteit van die persoon onthult.

"Op basis van het rekenmodel we zijn in staat om de reader-eiwitten te manipuleren om hun binding aan bepaalde histon-modificaties te veranderen of te verbeteren, ", legt Wang uit. "Als reader-eiwitten met bepaalde mutaties worden gegenereerd, we kunnen ze gebruiken als beeldvormende sondes om de dynamiek van histon-modificaties in levende cellen te volgen. Dat kan niet met antistoffen."