Met behulp van supercomputers hebben onderzoekers van het Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) ontdekt hoe de X-chromosomen van zoogdieren tijdens de ontwikkeling opvouwen en deactiveren. Hun bevindingen, gepubliceerd in *Nature*, bieden inzicht in de manier waarop genexpressie wordt gecontroleerd in het vroege embryo en kunnen helpen de mechanismen te begrijpen die ten grondslag liggen aan X-gebonden genetische aandoeningen.

Tijdens de vroege embryonale ontwikkeling wordt bij vrouwelijke zoogdieren één van de twee X-chromosomen willekeurig geïnactiveerd, een proces dat bekend staat als X-inactivatie. Dit zorgt ervoor dat mannen en vrouwen dezelfde dosering X-gebonden genen hebben. X-inactivatie is een complex proces dat meerdere stappen omvat, waaronder het coaten van het inactieve X-chromosoom met een wolk van RNA-moleculen die bekend staan ​​als het X-inactieve-specifieke transcript (XIST).

“XIST speelt een sleutelrol bij X-inactivatie, maar hoe het zich langs het chromosoom verspreidt om genen tot zwijgen te brengen, is ongrijpbaar gebleven”, zegt professor Ana Pombo, die het onderzoek leidde. "We hebben een combinatie van supercomputersimulaties en experimentele gegevens gebruikt om de mechanismen te onderzoeken die ten grondslag liggen aan XIST-spreiding en chromosoomvouwing tijdens X-inactivatie."

De onderzoekers gebruikten supercomputers om de interacties tussen XIST en het DNA van het X-chromosoom te simuleren. Uit hun simulaties bleek dat XIST zich langs het chromosoom verspreidt door lussen te vormen die afgelegen gebieden van het DNA dicht bij elkaar brengen. Dit lusproces helpt genen tot zwijgen te brengen door te voorkomen dat ze in RNA worden getranscribeerd.

De onderzoekers ontdekten ook dat de verspreiding van XIST wordt vergemakkelijkt door de driedimensionale vouwing van het X-chromosoom. Het X-chromosoom vormt een compacte structuur waardoor XIST snel en efficiënt alle delen van het chromosoom kan bereiken.

"Onze bevindingen bieden een nieuw inzicht in hoe het X-chromosoom tijdens de ontwikkeling vouwt en deactiveert", zegt Pombo. "Dit zou implicaties kunnen hebben voor het begrijpen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan X-gebonden genetische aandoeningen, zoals het Rett-syndroom en het Fragile X-syndroom, die worden veroorzaakt door mutaties in genen die zich op het X-chromosoom bevinden."

De onderzoekers zijn van plan hun onderzoek naar X-inactivatie en chromosoomvouwing voort te zetten met behulp van een combinatie van supercomputersimulaties en experimentele benaderingen. Ze hopen dat hun werk zal leiden tot nieuwe inzichten in de mechanismen die genexpressie controleren tijdens ontwikkeling en ziekte.