Polska badaczka wyjaśni rolę „ciemnej materii genomu”

Geny kodujące białka stanowią zaledwie 1-2 proc. ludzkiego genomu. Pozostała część to mało poznana tzw. ciemna materia. Polska uczona wraz ze swym zespołem prowadzi badania, które mają wyjaśnić rolę długiego niekodującego RNA.

Genom człowieka składa się z trzech miliardów liter DNA kodujących geny, jednak geny kodujące białka stanowią zaledwie 1-2 proc. ludzkiego genomu. Rola pozostałych jego fragmentów jest mało znana, dlatego nazwano ją „ciemną materią” genomu.

Badania dr hab. Barbary Uszczyńskiej-Ratajczak, stypendystki 20. Edycji Programu L’Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki, koncentrują się na wykrywaniu i analizie niekodujących regionów naszego materiału genetycznego, by lepiej zrozumieć ich funkcje w żywym organizmie. Dotyczą one tzw. długiego niekodującego RNA (lncRNAs, ang. long non-coding RNAs).

Komórki aktywnie drukują cześć niebiałkową genomu, jak również różnego rodzaju elementy oddziałujące z genami kodującymi białka. Najbardziej intrygujące z nich to długie niekodujące RNA. Są one podobne do genów kodujących białka, ale nie produkują żadnych białek. Wiele z nich pełni jednak kluczowe funkcje w komórce.

„Niektóre z nich są zaangażowane w rozwój groźnych chorób, w tym także nowotworów. Jednak do tej pory jedynie ok. 2 proc. ludzkich lncRNAs (z ok. 19 000) zostało funkcjonalnie scharakteryzowanych. Funkcje dla pozostałej części z nich pozostają nieokreślone. Jednym z głównych zadań współczesnej biologii jest zrozumienie, które z nich są funkcjonalne i jak te funkcje są przechowywane w genomie” – wyjaśnia dr hab. Barbara Uszczyńska-Ratajczak z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu.

Specjalistka od 2013 r. jest członkiem jednego z najbardziej znanych projektów badawczych na świecie – GENCODE, którego celem jest tworzenie wysokiej jakości katalogów genów dla genomów człowieka i myszy oraz ich eksperymentalna weryfikacja. Jej badania są jednak trudniejsze niż te dotyczące poznania roli niekodującego DNA.

Odnalezienie genów kodujących w genomie jest łatwiejsze gdyż znamy białko, na podstawie którego jest ono budowane z aminokwasów. W przypadku długiego RNA trzeba ustalić jego lokalizację w genomie. A jest to trudne, gdyż niekodujące RNA nie dostarcza o tym żadnych wskazówek.

Zespół dr hab. Barbary Uszczyńskiej-Ratajczak opracowuje mapy genów niekodujących w genomach człowieka, myszy i danio pręgowanego, by zrozumieć ich funkcje w komórce. „Aby lepiej zrozumieć, które lncRNA są funkcjonalne i jak ta funkcja jest przechowywana w ich sekwencji analizujemy genom Danio pręgowanego (Danio rerio). Szukamy niezmiennych ewolucyjnie lncRNA pomiędzy genomem danio, człowieka i myszy. Następnie zbadamy wpływ wybranych, niezmiennych ewolucyjnie lncRNA na rozwój embrionalny Danio pręgowanego. Oczekujemy, iż wyniki tego projektu w znacznym stopniu przyczynią się do zrozumienia biologicznych funkcji lncRNA w komórce i pozwolą wydajniej wykorzystywać modele zwierzęce takie jak mysz czy danio do ich analizy” – zaznacza specjalistka.

Badania te mogą się przyczynić do lepszego poznania mechanizmów powstawania niektórych chorób i opracowania nowych metod leczenia. Być może odpowiednimi manipulacjami na poziomie molekularnym w przyszłości schorzenia te będzie można całkowicie wyeliminować.

Dr hab. Barbara Uszczyńska-Ratajczak w tym roku otrzymała stypendium 20. edycji programu L’Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki w kategorii habilitacyjnej za projekt badawczy „Po ciemnej stronie genomów, czyli identyfikacja długich niekodujących RNA w genomach kręgowców”. W ramach tego programu do 2020 r. w Polsce wyróżniono 105 badaczek. Wyboru co roku dokonuje jury pod przewodnictwem prof. Ewy Łojkowskiej.

Polska jest jednym ze 118 krajów, w których co roku przyznawane są stypendia dla kobiet prowadzących badania naukowe. Program Dla Kobiet i Nauki jest częścią globalnej inicjatywy For Women in Science. Stypendystki edycji krajowych mają szansę na międzynarodowe wyróżnienia: nagrodę International Rising Talents (w ich gronie są już trzy Polki: dr hab. Bernadeta Szewczyk – 2016 rok, dr hab. Joanna Sułkowska – 2017 rok oraz dr Agnieszka Gajewicz – 2018 rok) oraz L’Oréal-UNESCO Award, przyznawane co roku w Paryżu w ramach For Women in Science Week 5 laureatkom, których odkrycia dostarczają odpowiedzi na kluczowe problemy ludzkości.