Een team van onderzoekers onder leiding van wetenschappers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de Universiteit van Maryland heeft ontdekt hoe fundamentele en ogenschijnlijk onbelangrijke DNA-sequenties, bekend als genpromotoren, de expressie van genetische informatie in cellen bepalen.

De bevindingen, gerapporteerd in het tijdschrift Nature Communications, bieden een nieuw inzicht in hoe cellen de genactiviteit controleren en kunnen implicaties hebben voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en therapieën om genetische ziekten, kanker en andere aandoeningen te behandelen.

Genpromoters zijn DNA-gebieden die zich net stroomopwaarts van genen bevinden, waar de genetische informatie die door DNA wordt gedragen, wordt getranscribeerd in RNA-moleculen die vervolgens worden gebruikt om eiwitten te produceren. Promoters bepalen de snelheid waarmee genen tot expressie worden gebracht en bepalen hoeveel eiwit er wordt geproduceerd.

Wetenschappers weten al lang dat promoters specifieke sequenties van nucleotiden bevatten, de bouwstenen van DNA, die worden herkend door eiwitten die transcriptiefactoren worden genoemd. Deze transcriptiefactoren binden zich aan de promoters en initiëren transcriptie, het proces waarbij de genetische code naar RNA wordt gekopieerd.

De specifieke mechanismen waarmee promoters genexpressie reguleren, zijn echter nog steeds slecht begrepen.

In de nieuwe studie gebruikten de onderzoekers een combinatie van experimentele technieken en computationele modellering om te onderzoeken hoe promoters de genexpressie in de bacterie *Escherichia coli* controleren. Ze ontdekten dat de sleutel ligt in de afstand en rangschikking van de nucleotidesequenties die door transcriptiefactoren worden herkend.

De onderzoekers ontdekten dat de optimale afstand tussen deze sequenties, bekend als het ‘afstandsvenster’, cruciaal is voor genexpressie. Wanneer de tussenruimte te kort of te lang is, wordt de transcriptie geremd.

De onderzoekers ontdekten ook dat de rangschikking van deze sequenties, bekend als de ‘sequentiesamenstelling’, belangrijk is voor genexpressie. Promoters met een hogere dichtheid van de herkende sequenties zijn doorgaans actiever, terwijl promoters met een lagere dichtheid minder actief zijn.

"Onze studie biedt een nieuw inzicht in hoe promoters genexpressie reguleren", zegt dr. Michael Lynch van NIST, een van de hoofdauteurs van de studie. "Dit zou nieuwe wegen kunnen openen voor het ontwikkelen van medicijnen en therapieën om genetische ziekten, kanker en andere aandoeningen te behandelen."

Een mogelijke toepassing van dit onderzoek is de ontwikkeling van gentherapie, die tot doel heeft ziekten te behandelen door de expressie van genen te veranderen. Door te begrijpen hoe promoters de genexpressie controleren, kunnen wetenschappers medicijnen of therapieën ontwerpen die zich op specifieke promoters richten en de activiteit van de genen die ze controleren wijzigen.

De onderzoekers blijven onderzoeken hoe promoters genexpressie in andere organismen, waaronder mensen, reguleren. Ze werken ook aan de ontwikkeling van nieuwe methoden voor het voorspellen van de activiteit van promoters, die kunnen worden gebruikt om effectievere gentherapieën te ontwerpen.