'n Span navorsers van die Florida State University het 'n dekade-oue raaisel ontsluit oor hoe 'n kritieke sellulêre proses gereguleer word en wat dit vir die toekomstige studie van genetika kan beteken.
In selle repliseer DNA en sy geassosieerde materiaal met gereelde tussenposes, 'n proses wat noodsaaklik is vir alle lewende organismes. Dit dra by tot alles van hoe die liggaam op siekte reageer tot haarkleur. DNS-replikasie is in die laat 1950's geïdentifiseer, maar sedertdien het navorsers regoor die wêreld tekort gekom om te probeer verstaan presies hoe hierdie proses gereguleer is. Nou weet hulle.
David Gilbert, die J. Herbert Taylor Distinguished Professor in Molekulêre Biologie, en doktorale student Jiao Sima het vandag 'n referaat in die joernaal Cell gepubliseer wat gewys het dat daar spesifieke punte langs die DNA-molekule is wat replikasie beheer.
"Dit was nogal 'n raaisel," het Gilbert gesê. "Replisering het veerkragtig gelyk teen alles wat ons probeer doen het om dit te versteur. Ons het dit in detail beskryf, gewys dat dit in verskillende seltipes verander en dat dit in siekte ontwrig word. Maar tot nou toe kon ons nie daardie laaste stuk vind nie, die kontrole-elemente of die DNS-volgordes wat dit beheer."
Opmerklik, Gilbert se professoraat is ter ere van 'n voormalige professor in Florida State genaamd J. Herbert Taylor. Taylor het in die laat 1950's gedemonstreer hoe verskillende segmente van chromosome dupliseer en het meer as 100 artikels oor chromosoomstruktuur en replikasie gepubliseer. Sowat 60 jaar later het Gilbert vasgestel hoe replikasie gereguleer word.
Sima het saam met Gilbert in die laboratorium gewerk en byna honderd genetiese mutasies op DNA-molekules gehardloop, in die hoop om 'n soort resultaat te sien wat beter sou verduidelik hoe die replikasieproses gewerk het. Op 'n punt van frustrasie het Gilbert gesê hulle het met 'n "groet Mary"-poging vorendag gekom.
Gilbert en Sima het 'n enkele segment van die DNS in die hoogste moontlike 3D-resolusie ondersoek en gesien hoe drie rye langs die DNS-molekule gereeld aan mekaar raak. Die navorsers het toe CRISPR, 'n gesofistikeerde geenredigeringstegnologie, gebruik om hierdie drie areas gelyktydig te verwyder.
En daarmee het hulle gevind dat hierdie drie elemente saam die sleutel tot DNA-replikasie was.
"Die verwydering van hierdie elemente het die segment se replikasietyd van die heel begin tot die heel einde van die proses verskuif," het Gilbert gesê. "Dit was een van daardie oomblikke waar net een resultaat jou sokkies afslaan."
Benewens die effek op replikasietydsberekening, het die verwydering van die drie elemente die 3D-struktuur van die DNS-molekule dramaties laat verander.
"Ons het vir die eerste keer spesifieke DNS-volgordes in die genoom uitgewys wat chromatienstruktuur en replikasietydsberekening reguleer," het Sima gesê. "Hierdie resultate weerspieël een moontlike model van hoe DNA binne-in selle vou en hoe hierdie voupatrone die oorerflike materiale se funksie kan beïnvloed."
Groter begrip van hoe DNS-replikasie gereguleer word, maak nuwe paaie van navorsing in genetika oop. Wanneer replikasietydsberekening verander word - soos dit in Gilbert en Sima se eksperiment was - kan dit heeltemal verander hoe die genetiese inligting van 'n sel geïnterpreteer word.
Dit kan deurslaggewende inligting word namate wetenskaplikes ingewikkelde siektes aanpak waar die replikasietydsberekening ontwrig word.
"As jy op 'n ander plek en tyd dupliseer, kan jy 'n heeltemal ander struktuur saamstel," het Gilbert gesê."'n Sel het verskillende dinge op verskillende tye beskikbaar. Verandering wanneer iets herhaal, verander die verpakking van die genetiese inligting."
