link
 
HAKU
suomeksi in English
Biomedicum Helsinki 1 Haartmaninkatu 8
00290 Helsinki

Biomedicum Helsinki 2 Tukholmankatu 8
00290 Helsinki

puh. 0294 1911 / 09 4711
 
© 2020 Biomedicum Helsinki - säätiö
 
Olet tässä: Etusivu > Ajankohtaista
 

Suomalaistutkijat selvittävät geenien toiminnan säätelyä kehittämänsä tietokoneohjelman avulla

Geenien toiminta on tarkasti säädeltyä: geenit ilmenevät tietyissä soluissa tarkkaan määrätyllä hetkellä. Tämän säätelyn logiikan selvittäminen on biologinen peruskysymys, joka on vielä vailla vastausta. Helsingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tietokoneohjelman, jonka avulla geenien säätelyjärjestelmän tutkimisessa päästään harppaus eteenpäin.

Professori Jussi Taipaleen ja professori Esko Ukkosen johtama monitieteellinen tutkimusryhmä on selvittänyt, miten DNA-sekvenssistä voidaan tunnistaa geenien ilmentymistä sääteleviä alueita; tutkimukseen osallistui molekyylibiologeja, kehitysbiologeja ja tietojenkäsittelyn tutkijoita Helsingin yliopistosta. Projektissa mukana olleet tutkijat kuuluivat kolmeen Suomen Akatemian huippuyksikköön, genomitiedon hyödyntämisen , datasta tietoon sekä kehitysbiologian huippuyksikköön.

Tutkimus julkaistaan 13.1.2006 ilmestyvässä arvovaltaisessa Cell-tiedelehdessä.

Ihmisen genomin sekvensointi valmistui vuonna 2001. Useiden eläinlajien, mm. hiiren, lehmän, koiran ja kanan, genomien DNA-sekvenssi on myös selvitetty. "Ilman kielioppia, jonka avulla lukea ja ymmärtää sekvenssiä, genominen DNA sekvenssi on kuitenkin vain valtava lista emäspareja, A:ta, C:tä, G:tä ja T:tä, satunnaiselta vaikuttavassa järjestyksessä", toteavat professori Taipale ja hänen tutkimusryhmässään Biomedicum Helsingissä työskentelevä tutkija Outi Hallikas.

Jo vuodesta 1966 on tunnettu koodi, jolla DNA koodaa proteiinien rakennuspalikoita, aminohappoja. Koodin perusteella on pystytty tunnistamaan genomisesta DNA-sekvenssistä uusia geenejä ja ennustamaan esimerkiksi ihmisen geenien kokonaismäärää. Tällaista koodaavaa sekvenssiä on perimästämme kuitenkin vain noin yksi prosentti. Tarvitaan uutta tietoa ja uutta "kieliopin" tuntemusta, jotta voidaan selvittää, mitä muita toimintoja ja tehtäviä on lopulla 99 prosentilla genomimme DNA-sekvenssistä.

Professori Taipaleen tutkimusryhmässä on tutkittu sekvenssejä, jotka säätelevät geenien ilmentymistä. "Geenit ilmentyvät tietyissä soluissa tarkkaan määrätyllä hetkellä, ja tämän säätelyn logiikan selvittäminen on biologinen peruskysymys, joka on vielä vailla vastausta", Taipale sanoo.

Geenien toiminnan aktivoimiseksi tarvitaan niin sanottuja transkriptiotekijöitä, jotka ovat DNA:han sitoutuvia proteiineja. Taipaleen ryhmässä on tutkittu, millaisiin sekvensseihin nämä transkriptiotekijät sitoutuvat. Yhteistyössä biologit ja tietojenkäsittelytieteen tutkijat kehittivät tietokoneohjelman EEL (enhancer element locator); ohjelma etsii genomisesta DNA-sekvenssistä alueita, joihin sitoutuu paljon transkriptiotekijöitä vierekkäin. Jos samoja transkriptiotekijöitä sitova DNA-alue löytyy useilta eläinlajeilta, tämä alue toimii todennäköisesti geenien ilmenemisen säätelyelementtinä.

Tutkijat osoittivat, että ennustetut säätelyalueet ohjaavat merkkigeenin ilmentymistä siirtogeenisessä hiiressä, ja he pystyivät ennustamaan säätelyelementtejä genominlaajuisesti useille eläinlajeille.

Geenien ilmenemisen säätelyä koskeva tutkimus jatkuu vilkkaana. "Tämä on suhteellisen uusi tutkimusalue, joka varmasti laajenee merkittävästi lähivuosina ja vaikuttaa myös muuhun biologiseen tutkimukseen. Muutokset geenien ilmentymistä säätelevissä elementeissä ovat tärkeitä evoluutiossa, ja on todennäköistä, että ihmisten alttiudet erilaisille sairauksille, muun muassa syövälle, johtuvat usein eroista säätelyelementeissä. Siksi näiden elementtien ja niiden toiminnan ymmärtäminen on erityisen tärkeää", tutkijat toteavat.

Tutkimuksessa olivat mukana Outi Hallikas ja Reetta Rautiainen professori Jussi Taipaleen tutkimusryhmästä Biomedicum Helsingistä, Natalia Sinjushina dosentti Juha Partasen ryhmästä Biotekniikan instituutista sekä Kimmo Palin professori Esko Ukkosen ryhmästä tietojenkäsittelytieteen laitokselta. Tutkimusta rahoittivat Suomen Akatemia, Euroopan unionin kuudennen puiteohjelman hankkeet BioSapiens ja Regulatory Genomics, Magnus Ehrnroothin säätiö, Biomedicum Helsinki, Helsingin yliopisto, Sigrid Juseliuksen säätiö ja Syöpäsäätiö.

Viite: Hallikas O, Palin K, Sinjushina N, Rautiainen R, Partanen J, Ukkonen E ja Taipale J: Genome-wide Prediction of Mammalian Enhancers Based on Analysis of Transcription-Factor Binding Affinity. Cell; January 13, 2006.

Lisätietoja:
Professori Jussi Taipale
Helsingin yliopisto, molekyyli- ja syöpäbiologian tutkimusohjelma
Biomedicum Helsinki
Puh. 09 1912 5556, sähköposti: jussi.taipale@helsinki.fi

Tutkija Outi Hallikas
Helsingin yliopisto, molekyyli- ja syöpäbiologian tutkimusohjelma
Biomedicum Helsinki
Puh. 09 1912 5545, sähköposti: outi.hallikas@helsinki.fi

Suomalaistutkijat selvittävät geenien toiminnan säätelyä kehittämänsä tietokoneohjelman avulla

Geenien toiminta on tarkasti säädeltyä: geenit ilmenevät tietyissä soluissa tarkkaan määrätyllä hetkellä. Tämän säätelyn logiikan selvittäminen on biologinen peruskysymys, joka on vielä vailla vastausta. Helsingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tietokoneohjelman, jonka avulla geenien säätelyjärjestelmän tutkimisessa päästään harppaus eteenpäin.

Professori Jussi Taipaleen ja professori Esko Ukkosen johtama monitieteellinen tutkimusryhmä on selvittänyt, miten DNA-sekvenssistä voidaan tunnistaa geenien ilmentymistä sääteleviä alueita; tutkimukseen osallistui molekyylibiologeja, kehitysbiologeja ja tietojenkäsittelyn tutkijoita Helsingin yliopistosta. Projektissa mukana olleet tutkijat kuuluivat kolmeen Suomen Akatemian huippuyksikköön, genomitiedon hyödyntämisen , datasta tietoon sekä kehitysbiologian huippuyksikköön.

Tutkimus julkaistaan 13.1.2006 ilmestyvässä arvovaltaisessa Cell-tiedelehdessä.

Ihmisen genomin sekvensointi valmistui vuonna 2001. Useiden eläinlajien, mm. hiiren, lehmän, koiran ja kanan, genomien DNA-sekvenssi on myös selvitetty. "Ilman kielioppia, jonka avulla lukea ja ymmärtää sekvenssiä, genominen DNA sekvenssi on kuitenkin vain valtava lista emäspareja, A:ta, C:tä, G:tä ja T:tä, satunnaiselta vaikuttavassa järjestyksessä", toteavat professori Taipale ja hänen tutkimusryhmässään Biomedicum Helsingissä työskentelevä tutkija Outi Hallikas.

Jo vuodesta 1966 on tunnettu koodi, jolla DNA koodaa proteiinien rakennuspalikoita, aminohappoja. Koodin perusteella on pystytty tunnistamaan genomisesta DNA-sekvenssistä uusia geenejä ja ennustamaan esimerkiksi ihmisen geenien kokonaismäärää. Tällaista koodaavaa sekvenssiä on perimästämme kuitenkin vain noin yksi prosentti. Tarvitaan uutta tietoa ja uutta "kieliopin" tuntemusta, jotta voidaan selvittää, mitä muita toimintoja ja tehtäviä on lopulla 99 prosentilla genomimme DNA-sekvenssistä.

Professori Taipaleen tutkimusryhmässä on tutkittu sekvenssejä, jotka säätelevät geenien ilmentymistä. "Geenit ilmentyvät tietyissä soluissa tarkkaan määrätyllä hetkellä, ja tämän säätelyn logiikan selvittäminen on biologinen peruskysymys, joka on vielä vailla vastausta", Taipale sanoo.

Geenien toiminnan aktivoimiseksi tarvitaan niin sanottuja transkriptiotekijöitä, jotka ovat DNA:han sitoutuvia proteiineja. Taipaleen ryhmässä on tutkittu, millaisiin sekvensseihin nämä transkriptiotekijät sitoutuvat. Yhteistyössä biologit ja tietojenkäsittelytieteen tutkijat kehittivät tietokoneohjelman EEL (enhancer element locator); ohjelma etsii genomisesta DNA-sekvenssistä alueita, joihin sitoutuu paljon transkriptiotekijöitä vierekkäin. Jos samoja transkriptiotekijöitä sitova DNA-alue löytyy useilta eläinlajeilta, tämä alue toimii todennäköisesti geenien ilmenemisen säätelyelementtinä.

Tutkijat osoittivat, että ennustetut säätelyalueet ohjaavat merkkigeenin ilmentymistä siirtogeenisessä hiiressä, ja he pystyivät ennustamaan säätelyelementtejä genominlaajuisesti useille eläinlajeille.

Geenien ilmenemisen säätelyä koskeva tutkimus jatkuu vilkkaana. "Tämä on suhteellisen uusi tutkimusalue, joka varmasti laajenee merkittävästi lähivuosina ja vaikuttaa myös muuhun biologiseen tutkimukseen. Muutokset geenien ilmentymistä säätelevissä elementeissä ovat tärkeitä evoluutiossa, ja on todennäköistä, että ihmisten alttiudet erilaisille sairauksille, muun muassa syövälle, johtuvat usein eroista säätelyelementeissä. Siksi näiden elementtien ja niiden toiminnan ymmärtäminen on erityisen tärkeää", tutkijat toteavat.

Tutkimuksessa olivat mukana Outi Hallikas ja Reetta Rautiainen professori Jussi Taipaleen tutkimusryhmästä Biomedicum Helsingistä, Natalia Sinjushina dosentti Juha Partasen ryhmästä Biotekniikan instituutista sekä Kimmo Palin professori Esko Ukkosen ryhmästä tietojenkäsittelytieteen laitokselta. Tutkimusta rahoittivat Suomen Akatemia, Euroopan unionin kuudennen puiteohjelman hankkeet BioSapiens ja Regulatory Genomics, Magnus Ehrnroothin säätiö, Biomedicum Helsinki, Helsingin yliopisto, Sigrid Juseliuksen säätiö ja Syöpäsäätiö.

Viite: Hallikas O, Palin K, Sinjushina N, Rautiainen R, Partanen J, Ukkonen E ja Taipale J: Genome-wide Prediction of Mammalian Enhancers Based on Analysis of Transcription-Factor Binding Affinity. Cell; January 13, 2006.

Lisätietoja:
Professori Jussi Taipale
Helsingin yliopisto, molekyyli- ja syöpäbiologian tutkimusohjelma
Biomedicum Helsinki
Puh. 09 1912 5556, sähköposti: jussi.taipale@helsinki.fi

Tutkija Outi Hallikas
Helsingin yliopisto, molekyyli- ja syöpäbiologian tutkimusohjelma
Biomedicum Helsinki
Puh. 09 1912 5545, sähköposti: outi.hallikas@helsinki.fi