Η τρισδιάσταση διαμόρφωση του γονιδιώματος ως ρυθμιστικός μηχανισμός της λειτουργίας του
Αργύρης Παπαντώνης1
1Κέντρο Μοριακής Ιατρικής, Πανεπιστήμιο της Κολωνίας, 50931 Κολωνία, Γερμανία
Ο λειτουργικός χαρακτήρας των ευκαρυωτικών γονιδιωμάτων δεν αποτυπώνεται με ακρίβεια στην πρωτοταγή δομή του DNA. Αντίθετα, κάθε γονιδίωμα αποτελεί μία τετραδιάστατη λειτουργική οντότητα: η χρωματίνη που απαρτίζει κάθε χρωμόσωμα διπλώνει στον χώρο και μεταβάλλει την στερεοδιαμόρφωσή της δυναμικά ώστε να ανταποκριθεί στα διάφορα ερεθίσματα που δέχεται από το ενδοκυτταρικό και εξωκυτταρικό περιβάλλον. Συνεπώς, η μελέτη οποιουδήποτε μονοπατιού σηματοδότησης—και των αλλαγών στη γονιδιακή έκφραση που αυτό επιφέρει—συνδέεται λειτουργικά με μια σειρά αλλαγών στην τρισδιάστατη αρχιτεκτονική διαφορετικών περιοχών της χρωματίνης. Χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα την φλεγμονώδη αντίδραση και την κυτταρική γήρανση ανθρώπινων ενδοθηλιακών κυττάρων, θα προσπαθήσω να δείξω πως η διαφορική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης, σε διαφορετικά μήκη χρόνου (εντός λίγων λεπτών στην περίπτωση της φλεγμονής και εντός δεκάδων κυτταρικών διαιρέσεων στην περίπτωση της in vitro γήρανσης), είναι τόσο αίτιο όσο και αποτέλεσμα αλλαγών στην τρισδιάστατη διαμόρφωση του ανθρώπινου γονιδιώματος. Τα πειραματικά αποτελέσματα προέρχονται από την εφαρμογή τεχνικών όπως RNA-seq, ChIP-seq και Hi-C, όπου η γονιδιακή έκφραση, η πρόσδεση μεταγραφικών παραγόντων στη χρωματίνη και η στερεοδιαμόρφωση του DNA εξετάζονται διαφορικά στην κλίμακα ολόκληρου του γονιδιώματος (genome-wide analyses). Η in silico ενσωμάτωση αυτών των δεδομένων θα μπορέσει να μας επιτρέψει να κατανοήσουμε του στοιχειώδεις κανόνες που ορίζουν την δυναμική της χρωματίνης και, σε βάθος χρόνου, να μπορούμε να προβλέψουμε τον τρόπο με τον οποίο το γονιδίωμα θα αποκριθεί λειτουργικά σε συνθήκες διαταχής της ομοιόστασής του.