Nytt sätt att identifiera genomets funktionella regioner

– Det är lite som en steg-för-stegmetod till att veta exakt hur man använder datan till att få jättemycket information, säger Adelina Rabenius.

Hon är doktorand och förstaförfattare till en vetenskaplig artikel som under mars månad publicerats i den vetenskapliga tidskriften Star Protocols från Cell press, där den nya metoden presenteras.

– Det vi studerar är hur genavläsningsprogrammet styrs. Med protokollet vi nu publicerat kan man kvantifiera RNA-syntes längs gener och genernas kontrollregioner, säger Anniina Vihervaara, biträdande universitetslektor vid Genteknologi.

20 000 gener per cell

Varje cell i människokroppen innehåller 20 000 gener, men olika gener och funktionella regioner är aktiva hos olika celler. Ett genavläsningsprogram bestämmer vilka RNA och proteiner som produceras i cellen och det är genomets funktionella regioner som styr vilka gener som avläses och hur mycket. Budbärar-RNA, eller mRNA, innehåller koden för att tillverka ett protein som sedan bidrar till att bygga upp cellen eller reglerar cellulära funktioner.

– Nascent RNA-seq kan mäta med en nukleotids precision var polymerasmolekyler syntetiserar RNA. Genom att följa polymerasmolekyler på genomets olika regioner kan man studera hur genavläsningen styrs. Polymerasmolekyler undergår olika regleringssteg. De ska initiera transkription, stanna nära genes början att invänta rätt signal och elongera längs genen. I ändan av generna klyvs RNA:et och Polymerasmolekylen slutar transkribera. Protokollet möjliggör att analysera vilka steg som är viktiga för att styra polymeras i just denna cell och under dess specifika förhållanden, säger Anniina Vihervaara.

Forskarna har till exempel märkt att den signal som får polymeraset att stanna i början av genen är väsentligt för att ändra genavläsningsprogrammet under cellulär stress. Detta regleringssteg av s.k. polymeras-pausing ger en enstaka ”knapp” för att snabbt kunna ändra genavläsningsprogram.

Annan kaliber än traditionella analyser

Protokollet som forskarna beskriver tar RNA polymeras-profilen och identifierar enhancers (distala regleringsregioner), promotorer (styr var genavläsningen börjar), gene bodies (produktiv elongering hos aktiva gener), klyvningsställen (nascent RNA avlägsnas från Polymeraset), och termineringsregion (RNA Polymeraset avlägsnas från genomet).

– Resolutionen och renheten för att identifiera funktionella regioner är av en annan kaliber än hos traditionella analyser. Det räcker också att ha ett dataset (nascent RNA-seq) för att identifiera vilka gener och funktionella regioner som är aktiva hos just den cellen och just under dessa förhållanden som man studerar, säger Anniina Vihervaara.

Nascent RNA-seq-tekniker har använts mycket i modellceller, för att kunna förstå hur genavläsning överhuvudtaget regleras. Enligt Adelina Rabenius är tanken nu att använda den i olika sjukdomsmodeller, t.ex. för att förstå hur cancerceller blir till och hur de reagerar på olika droger.

– Det blir som en ny dimension, med djupare information än vad man sett tidigare. Det finns exempelvis mycket cancerforskning där man kan ha nytta av mer information om hur cancern är reglerad, säger Adelina Rabenius.

Text: Sabina Fabrizi

Länk till artikeln: hivebench-star-protocols.s3.amazonaws.com/protocols/1336.pdf