Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top News

Model kompak baru untuk regulasi gen dalam organisme tingkat tinggi – ScienceDaily


Meskipun DNA dan heliks ganda adalah salah satu molekul yang paling dikenal di zaman kita, pengetahuan kita tentang bagaimana sel mengontrol gen apa yang ingin mereka ekspresikan masih agak terbatas. Untuk membuat, misalnya, enzim, informasi yang tertulis di DNA kita tentang enzim ini perlu ditranskripsikan dan diterjemahkan. Untuk memulai proses yang sangat kompleks ini, protein pengatur khusus yang disebut faktor transkripsi (TF) mengikat daerah DNA tertentu. Dengan begitu, mereka bisa menghidupkan dan mematikan ekspresi gen. Pertanyaan besarnya adalah: Bagaimana faktor transkripsi dapat menemukan tempat yang tepat pada DNA untuk mengatur ekspresi gen dengan benar?

Model sederhana – efek besar

Untuk prokariota – organisme seluler sederhana tanpa nukleus, seperti bakteri – model biofisik sudah berhasil memprediksi ekspresi gen berdasarkan interaksi antara TF dan wilayah pengaturan DNA. Pada prokariota, situs pengikatan TF pada DNA agak panjang dan spesifik, sehingga memudahkan TF untuk menemukan targetnya. Pada organisme tingkat tinggi yang disebut eukariota yang selnya memiliki inti, secara matematis proses pengaturan gen terbukti jauh lebih sulit. Sekarang, tim peneliti di Institut Sains dan Teknologi Austria (IST Austria) menemukan cara untuk menggambarkan bagaimana interaksi antara molekul pengatur yang berbeda pada eukariota.

Dalam studi baru yang diterbitkan di PNAS, Rok Grah, mantan mahasiswa pascasarjana di IST dan sekarang menjadi ilmuwan data, bekerja dengan profesor IST Gašper Tka? Ik dan Benjamin Zoller dari Universitas Princeton mengusulkan perluasan minimal ke model ekuilibrium klasik yang dapat diterapkan pada peralihan antara aktif dan keadaan tidak aktif dari suatu gen. Untuk tujuan ini, mereka memilih sejumlah karakteristik atau “fenotipe pengaturan” yang harus dipenuhi oleh model yang diinginkan. “Kami menginginkan gen dengan spesifisitas tinggi, artinya gen tersebut diaktifkan hanya oleh TF yang tepat,” kata Rok Grah. Fenotipe regulasi lain yang termasuk dalam model adalah waktu tinggal TF di wilayah tertentu dan wilayah acak DNA. “Kami mampu menunjukkan bahwa ada kelas model sederhana yang bekerja dengan baik pada semua fenotipe ini, yang belum dilakukan sejauh ini,” jelas Benjamin Zoller. Meskipun ekstensi yang diusulkan untuk model klasik minimal, itu mengungkapkan kekayaan perilaku non-ekuilibrium baru secara kualitatif yang konsisten dengan kendala eksperimental saat ini.

Gen bising

Berdasarkan data yang ada, para peneliti berpendapat bahwa TF individu terbatas dalam kemampuannya untuk membedakan antara situs spesifik dan acak pada DNA. Oleh karena itu, meskipun setiap jenis TF secara istimewa mengikat urutan DNA pengatur tertentu, TF juga mengikat target non-serumpun lainnya. “Motivasi utama adalah menemukan model untuk menggambarkan bagaimana elemen pengatur pada DNA tidak diaktivasi oleh faktor transkripsi non-serumpun,” kata Benjamin Zoller. Temuan mereka menunjukkan bahwa spesifisitas yang tinggi dari ekspresi gen pasti merupakan efek kolektif dari molekul pengatur yang beroperasi dalam “rezim pemeriksaan.”

Selain itu, jika sebuah gen aktif, jumlah protein yang dihasilkannya berfluktuasi, menciptakan apa yang oleh para ilmuwan disebut gangguan ekspresi gen. “Yang mengejutkan saya adalah pertukaran antara kebisingan dan spesifisitas. Sepertinya jika Anda ingin memiliki spesifisitas yang tinggi, hal itu cenderung mengarah ke lebih banyak noise, yang membuat penasaran,” kata Benjamin Zoller. Kebisingan tinggi sering dianggap merugikan sel, namun gen pada eukariota cukup berisik. “Sejauh ini, kami tidak benar-benar tahu mengapa seluruh mesin transkripsi ini berevolusi seperti itu. Mungkin penjelasannya adalah bahwa kebisingan tinggi tidak dapat dihindari jika Anda menginginkan spesifisitas tinggi. Dalam model kami, tampaknya tidak ada jalan lain. Spesifisitas tinggi akan selalu berarti kebisingan tinggi, dan mungkin saja sel telah mengembangkan mekanisme untuk menurunkan kebisingan di kemudian hari dalam proses ekspresi gen, “tambah Rok Grah. Langkah selanjutnya dalam kolaborasi ini adalah uji eksperimental model baru. Kesederhanaannya membuatnya sangat cocok untuk konfrontasi dengan pengukuran ekspresi gen waktu nyata yang tepat, misalnya, pada urutan regulasi DNA yang terganggu.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Institut Sains dan Teknologi Austria. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online