כלי חדש משפר מאוד את יכולתם של המדענים לזהות וללמוד חלבונים המווסתים את פעילות הגנים בתאים, על פי מחקרים בהובלת חוקרי הרפואה של ווייל קורנל. הטכנולוגיה צריכה לאפשר ולשפר את החקירות הן בביולוגיה מהותית והן במחקר מחלות.
פעילותו של גן מוסדרת לרוב – ממתגת, מאפלת, האטה, מכבה – על ידי חלבון אחד או יותר הנקשרים ל- DNA כדי להפעיל את השפעתם. עם זאת, זיהוי חלבונים הקשורים ל- DNA אלה היה מאתגר בגלל היעדר שיטה מדויקת.
במחקרם, שדווח ב -29 בספטמבר 2025, ב המשך האקדמיה הלאומית למדעיםהחוקרים פיתחו כלי מולקולרי שניתן למקד כמעט לכל מקום בגנום כדי לתפוס כל חלבון שנמצא בקרבת מקום, ומאפשר זיהוי החלבון. הצוות הדגים את כוחו של הכלי החדש שלהם על ידי שימוש בו כדי לגלות רגולטורים חדשים של חלבון של גנים הקשורים לתאי גזע אנושיים.
אנו מצפים שזה יהיה שימושי ככלי מעבדה כללי מאוד, ואנחנו כבר מתכננים להשתמש בו למחקר על הפרעות ספציפיות, כולל סוכרת מסוג 1. "
ד"ר שויבינג צ'ן, סופר סניור משותף ופרופסור למשפחה לניתוח, וויל קורנל רפואה
ד"ר חן הוא גם מנהל המרכז לבריאות גנומית וחבר במכון הרטמן להתחדשות איברים טיפוליים ברפואת וייל קורנל.
המחבר הנשיר הנוסף של המחקר היה ד"ר פיטר שולץ, יו"ר הנשיאות של סקאגס לכימיה ומנכ"ל ונשיא בחקר סקריפס.
לכלי החדש, אותו חוקרים כיוונו היקף, יש שני אלמנטים עיקריים. האחד הוא חלבון המשלב "RNA מדריך" שניתן לתכנן כדי להיקשר כמעט לכל אתר בגנום. אלמנט המפתח הנוסף הוא חומצת אמינו מיוחדת – אבן בניין של חלבונים – שכאשר נפגעים בהבזק של אור אולטרה סגול, יהוו קשר חזק ומתמשך לכל חלבון בסמיכות. חוקרים המשתמשים בכלי יכולים לבודד בקלות יחסית את החלבון הקשור להיקף היקף ולזהות אותו באמצעות קבוצה סטנדרטית של שיטות הנקראות ספקטרומטריה המונית.
לחומצת האמינו המיוחדת המשמשת בהיקף יש מאפיין מדהים נוסף כי היא מבוססת על חומצת אמינו שנמצאת רק בכמה מיקרואורגניזמים עתיקים, חד-תאיים הנקראים Archaea. בגלל המרחק האבולוציוני הזה, יש לו בעצם אפס תגובתיות טבעית עם חומצות אמינו אחרות בתאי יונקים ואפילו חיידקים – זה הופך להיות תגובתי רק כאשר הוא נחשף לאור UV.
"זה מקטין את הסיכוי לאינטראקציות לא רצויות בין כלי ההיקף לחלבונים אחרים, מה שמעניק למעשה היקף רגישות גבוהה, מה שמאפשר לו לאתר חלבונים שהם קשורים ל- DNA רק חלש ו/או חולף," אמר המחקר הראשון ד"ר ג'אג'ון ז'ו, חוקר לאחר דוקטורט במעבודת צ'ן.
השימוש בחומצת האמינו המיוחדת, המכונה ABK, היה חלוץ על ידי מעבדת שולץ, שם ד"ר צ'ן עשתה את מחקר הבוגרים שלה, בעבודה שמטרתה לפתח כלי מעבדה אחרים.
כלי ההיקף אמור להיות מהונדס ל- DNA מכל סוג תאים, כולל תאי גזע; בכך הוא מרכיב ופועל באופן פנימי בתא כדי לקשור חלבונים בכל אתר גנומי שצוין על ידי ה- RNA המדריך.
במחקר שלהם, הצוות השתמש בהיקף כדי להאיר את התפקידים הקשורים ל- DNA של שלושה חלבונים בתאי גזע עובריים אנושיים. הם הראו ששניים מהחלבונים פועלים לשמירה על תאי גזע אלה במצבם הלא בשלות, דמויי גזע, ואילו השלישית מסייעת לגרום לבידול של תאי הגזע לסוגי תאים בוגרים יותר.
ד"ר חן וז'ו ועמיתיהם מקווים כעת להשתמש בהיקף כדי לחשוף חלבונים המווסתים גנים בסוגי תאים אחרים ובהקשרים ספציפיים למחלות, כולל קרדיומיוציטים בלב קצב קצב לב, תאים לבלב המייצרים אינסולין בסוכרת מסוג 1, ובעצב עצבים בהפסקת עצב.
