Search
פתירת ההיגיון של גנים עם מודלים של רשת בוליאנית

מודול ביטוי גנים באמצעות מולקולות קטנות

תפקודם הנכון של תאים נשען במידה רבה על היכולת לשלוט עדין על ביטוי גנים, תהליך מורכב שבאמצעותו המידע הכלול ב-DNA מועתק ל-RNA כדי ליצור בסופו של דבר את כל החלבונים ואת רוב המולקולות הרגולטוריות בתא. אם ניתן לדמיין את ה-DNA כמדריך טכני צפוף, ביטוי גנים הוא השיטה שבאמצעותה התא שואב מידע שימושי ממנו.

חוקרים ב-Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) בגנואה ובמעבדה האירופית לביולוגיה מולקולרית (EMBL) בגרנובל חשפו כיצד ניתן לשנות תהליך זה באמצעות מולקולות קטנות. המחקר מניח את הבסיס לזיהוי עתידי של תרופות פוטנציאליות הפועלות ישירות על מוטציות או שינויים גנטיים המשנים את תהליך הביטוי של הגנים, ובכך מכוונים להופעת גידולים או מחלות גנטיות.

את מאמר המחקר, שפורסם ב-Nature Communications, ריכזו מרקו דה ויבו, החוקר הראשי של המעבדה למודלים מולקולריים וגילוי סמים ומנהל שותף למחשוב ב-IIT בגנואה, ועל ידי מרקו מרסיה, ראש קבוצה ב-EMBL Grenoble. התוצאות הושגו על ידי שילוב המומחיות של EMBL ושל השותפות לביולוגיה מבנית בביוכימיה, ביו-פיזיקה וביולוגיה מבנית, ושימוש בקו הקרן האוטומטי MASSIF-1 המופעל במשותף על ידי EMBL ו- European Radiation Synchrotron Facility (ESRF) כדי לספק צילומי רנטגן. של התהליך. זה שולב עם מומחיות בסימולציה חישובית מ-IIT, שאפשרה לחקור את האינטראקציות הפיזיקליות-כימיות של המולקולות המעורבות.

המחקר התמקד בשחבור – אחת מרמות השליטה המרכזיות בתהליך ביטוי הגנים. שחבור, כפי שהשם מרמז, הוא תהליך שבאמצעותו מכונות מולקולריות בתא 'חותכות ומדביקות' רצפים ספציפיים של RNA כדי ליצור גרסאות פונקציונליות. גרסאות ה-RNA ה'בוגרות' הללו מבצעות לאחר מכן פונקציות שונות בתא, כולל פעולה כמערכת של הוראות לייצור חלבונים, או ישירות כמווסתות של תהליכים תאיים שונים.

חקר תהליך שחבור ה-RNA מורכב מאוד בשל התגובות הכימיות והגורמים המולקולריים המעורבים, כגון RNA, חלבונים, יונים ומולקולות מים. הודות לטכניקות הדמיה מולקולריות מודרניות, רכשנו הבנה מפורטת של מה קורה, וכיצד להתערב כדי לווסת שחבור. המחקר שלנו כבר איפשר לנו לסנתז מולקולות חדשות דמויות תרופה המסוגלות לווסת שחבור בצורה חדשה, ספציפית ויעילה ביותר".

מרקו דה ויבו, חוקר ראשי של המעבדה למודלים מולקולריים וגילוי תרופות ומנהל שותף לענייני מחשוב ב-IIT בגנואה

ואכן, חוקרי IIT ו-EMBL, בתמיכת EMBLEM – ענף הטכנולוגיה והעברת הידע של EMBL – ומשרד הפטנטים של IIT, הפקידו לאחרונה גם פטנט המתאר תרכובות כימיות חדשות הפועלות כמאפננים שחבור. בעתיד, על ידי שיפור נוסף של תרכובות אלו, ייתכן שיהיה אפשרי לווסת את הייצור של חלבונים ספציפיים הקשורים לגנים פגומים או מוטציה.

"הדמיה של אפנון שחבור ברמה הקרובה לאטומית היא עוצרת נשימה. היא מאפשרת לנו לשלוט באחת התגובות הבסיסיות ביותר בחיים. בעתיד, נאחד את השילוב המוצלח של המחקרים הניסויים הביולוגיים שלנו עם המחקרים הכימיים והחישוביים שלנו. משתפי פעולה, מכוונים למטרה שאפתנית: לפתח תרופות חדשות, כמו אנטיבקטריאליות ותרופות נוגדות גידולים", אמר מרקו מרסיה.

המחקר הוא גם חלק מיוזמת הדגל של RNA של IIT המוקדשת לפיתוח ויישום של טכנולוגיות חדשות מבוססות RNA.

דילוג לתוכן