science >> Wetenschap >  >> Biologie

Baanbrekende ontdekking van een geurdetecterende receptorversterker

Olfactorische sensorische neuronen brengen ofwel een klasse I of klasse II olfactorische receptorgen tot expressie om ofwel klasse I (blauw) of klasse II (roze) olfactorische sensorische neuronen tot expressie te brengen. De versterker wordt gekozen op basis van de categorie, en klasse I sensorische neuronen activeren één enhancer-allel van het J-element (groene of rode cirkel). Anderzijds, klasse II sensorische neuronen activeren andere klasse II versterkers (witte cirkel, H-element is geel of blauw). Krediet:Junji Hirota

Elk geurdetecterend neuron (hierna olfactorisch sensorisch neuron genoemd), kiest een enkel geurreceptorgen uit een vrij groot aantal opties die zijn opgesplitst in klasse I (visachtige) en klasse II (terrestrische specifieke) geurreceptoren. Deze strikte selectiviteit van sensorische neuronen is gedeeltelijk te wijten aan enhancers (DNA-sequenties die de transcriptie van een gen verbeteren wanneer ze aan een specifiek eiwit worden gebonden), die slecht begrepen blijven. Het begrijpen van versterkerfuncties is van groot belang vanwege hun belang bij zowel genexpressie als evolutie en ziekte. Echter, ze zijn niet voldoende bestudeerd omdat ze niet gemakkelijk kunnen worden voorspeld uit DNA-sequenties of chromosoommodificaties, en evenmin kunnen ze gemakkelijk worden geïdentificeerd.

De bevindingen zijn vooral belangrijk omdat ze de ontdekking van een regulerende sequentie benadrukken, het J-element genoemd, die de genexpressie van klasse I van veel meer genen regelt dan de tegenhangers die de genexpressie van klasse II reguleren. Deze buitengewone lange-afstandsregeling is nog nooit eerder gezien. De onderzoekers melden ook dat het evolutionair geconserveerd is bij zoogdiersoorten, variërend van het meest primitieve zoogdier, het vogelbekdier, aan mensen. Dit kan vooral nuttig zijn omdat het licht werpt op waarom klasse I-genen tijdens de evolutie van zoogdieren op een enkele regio op één chromosoom blijven, terwijl klasse II-genen dat niet doen.

Op basis van genetisch bewijs, de bevindingen benadrukken ook het concept van allelische uitsluiting, of de expressie van slechts één kopie van een gen en niet de andere. Dit is vooral belangrijk voor het J-element, omdat het laat zien dat zijn activiteit bepaalt welke kopie van een gen tot expressie wordt gebracht. Dit is een nieuw expressiemechanisme van deze receptorgenen dat is gebaseerd op het genregulerende gebied dat bepaalt of genen worden in- of uitgeschakeld.

De studie "Een lange-afstands cis-regulerend element voor klasse I geurreceptorgenen", gepubliceerd in: Natuurcommunicatie was een samenwerking tussen Tokyo Tech, de Universiteit van Tokio, Nihon BioData Corporation en RIKEN Brain Science Institute. Junji Hirota van Tokyo Tech en team richtten zich op het ontdekken van een lange-afstandsversterker voor een groot gencluster, het vinden van een evolutionair geconserveerd sequentiemotief in de evolutie van zoogdieren, en het ophelderen van enhancer-afhankelijke allelische voorkeur of uitsluitingsmechanisme voor geurdetecterende receptorgenen. Hun bevindingen wijzen op een geconserveerde sequentie onder zoogdiergenomen die alleen aanwezig was in het J-element en niet in andere klasse II-elementen. Ze speculeren dat het onderzoek naar factoren die dit specifieke element binden, zou kunnen helpen bij het ophelderen van moleculaire mechanismen die de selectieve J-elementafhankelijke genexpressie aansturen.