ジャーナルNature Geneticsに掲載されたこの研究では、細胞周期の初期に複製された遺伝子はコンパクトな折り畳まれた構造を形成する可能性が高いことがわかりましたが、遅く複製される遺伝子は、開いた拡張構造を形成する可能性が高いことがわかりました。折り畳みのこの違いは、CTCFと呼ばれるタンパク質の活性に関連しているようであり、これはゲノムをループに組織する役割を果たすことが知られています。
「我々の発見は、DNA複製のタイミングが、核内で遺伝子がどのように折りたたまれ、調節されるかを決定する重要な要因である可能性があることを示唆している」と、UCSFの生化学および生物物理学の教授であるDavide Levens博士は述べた。 「これは、ゲノムがどのように組織化および調節されているかを理解し、DNA損傷によって引き起こされる疾患の新しい治療法を開発するために重要な意味を持つ可能性があります。」
研究者は、科学者がゲノムの異なる領域間の物理的相互作用を測定できるHi-Cと呼ばれる新しい手法を使用して発見を行いました。 Hi-Cを使用して、細胞周期の早い段階で複製された遺伝子は互いに相互作用し、コンパクトな折り畳まれた構造を形成する可能性が高いことを示すことができましたが、遅く複製された遺伝子は、さらに離れて開いた拡張構造を形成する他の遺伝子と相互作用する可能性が高くなります。
折り畳みのこの違いは、ゲノムをループに組織するのに役立つタンパク質であるCTCFの活性に関連しているようです。 CTCF結合部位は、細胞周期の初期に複製された遺伝子でより一般的であり、CTCF結合は、コンパクトな折り畳まれた遺伝子構造の形成に必要であると思われます。
「私たちの発見は、CTCFがゲノムをループに組織し、遺伝子発現を調節する上で重要な役割を果たす可能性があることを示唆しています」とLevens氏は述べています。 「これは、ゲノムがどのように調節されているかを理解し、DNA損傷によって引き起こされる疾患の新しい治療を開発するために重要な意味を持つ可能性があります。」
研究者は、彼らの発見は、がんや神経変性障害など、さまざまな疾患を理解するために重要な意味を持つ可能性があると考えています。たとえば、癌では、DNAの複製が破壊されることがよくあり、それは癌の発症に寄与する遺伝子の折り畳みと遺伝子発現の変化につながる可能性があります。
「私たちの発見は、DNA複製のタイミングが癌や他の疾患の発症における重要な要因である可能性があることを示唆しています」とレベンズは述べています。 「私たちの研究が、これらの病気の原因と新しい治療の開発に関する新しい洞察につながることを願っています。」
