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13 geni speciali legati ai cambiamenti epigenetici nei campioni di cancro

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13 special genes linked to epigenetic changes in cancer samples Firme di legame TF agli emCpG associati a FOXA1 rispetto ai CpG protetti dalla metilazione de novo nel cancro al seno. Una trama Beeswarm raffigurante TFBS imposta l’arricchimento (asse y) specifico per le regioni circostanti gli emCpG associati a FOXA1. Ogni punto corrisponde a un set di dati TFBS in UniBind (un colore per TF, vedi legenda). B Grafico Beeswarm raffigurante TFBS imposta l’arricchimento (asse y) specifico per le regioni circostanti CpG non correlati, che sono vicine ai TFBS FOXA1 ma i cui livelli di metilazione del DNA non sono correlati all’espressione di FOXA1 nei campioni di cancro al seno. C Distribuzione della densità (asse y) dei contenuti GC (asse x) nelle regioni circostanti FOXA1 emCpG (viola) e CpG non correlati (verde). D Distribuzione della densità (asse y) dei livelli medi di metilazione (asse x) tra i campioni di cancro al seno per FOXA1 emCpG (viola) e CpG non correlati (verde). Credito: Epigenetica e cromatina (2022). DOI: 10.1186/s13072-022-00444-9

La riduzione del carico di cancro negli individui e nella società è una delle principali aree di preoccupazione a livello globale. In Norvegia, entro la fine del 2020, 35.515 persone avevano una nuova diagnosi di cancro e più di 300.000 persone vivevano già con una diagnosi secondo il Cancer Registry of Norway. Lo sviluppo delle conoscenze sulle cause del cancro e sui processi sottostanti rappresenta una priorità critica per la salute pubblica.

Al Center for Molecular Medicine Norway (NCMM), i ricercatori hanno studiato 19 tipi di cancro per identificare i potenziali attori molecolari che regolano la metilazione aberrante del DNA, una modifica epigenetica del DNA associata alla regolazione dell’espressione genica. Hanno osservato un’associazione tra l’espressione di 13 fattori di trascrizione (TF), che sono geni speciali che si legano al DNA nei siti di legame del TF (TFBS) per controllare l’espressione genica, e i livelli di metilazione del DNA in prossimità dei loro TFBS. Ciascuno di questi 13 TF è selezionato in base alla loro associazione con i cambiamenti nei livelli di metilazione del DNA in almeno due tipi di cancro. I loro risultati sono pubblicati in Epigenetica e cromatina.

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Il legame tra fattori di trascrizione e metilazione del DNA nei campioni di cancro

All’interno del corpo umano, sono in corso innumerevoli processi genetici che coinvolgono il nostro DNA per consentire uno sviluppo sano. Uno di questi processi è chiamato metilazione del DNA, un meccanismo associato alla regolazione dell’espressione genica. I modelli di espressione genica anormali sono collegati a diverse malattie, incluso il cancro.

“La metilazione del DNA è un processo naturale associato al controllo dell’espressione genica. In un caso normale si ha un certo modello di metilazione del DNA, ma questo può essere dirottato dalle cellule tumorali e di conseguenza mostrare schemi diversi (anormali)”, spiega il ricercatore Dr. Roza Berhanu Lemma.

La dott.ssa Roza Berhanu Lemma, ricercatrice dell’NCMM nel gruppo di ricerca del dott. Anthony Mathelier, e i suoi colleghi hanno studiato l’interazione tra i modelli di metilazione del DNA e l’espressione genica del fattore di trascrizione nei campioni di cancro.

“Modelli di metilazione del DNA anormali sono frequentemente riportati nei pazienti oncologici. Volevamo scoprire qual è il meccanismo di questa disregolazione e vedere se ci sono fattori di trascrizione coinvolti nella modulazione di questo processo”, ha spiegato Lemma.

I ricercatori hanno trovato 13 geni speciali associati ai modelli di metilazione del DNA nei campioni di cancro

Lemma e i suoi colleghi hanno sviluppato una struttura computazionale per eseguire analisi statistiche sulla relazione tra fattori di trascrizione e metilazione del DNA utilizzando i dati specifici del paziente da The Cancer Genome Atlas, insieme alle informazioni sul legame del DNA per i fattori di trascrizione umani da UniBind, un database che hanno sviluppato.

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Hanno trovato 13 fattori di trascrizione i cui livelli di espressione erano correlati con la quantità di metilazione del DNA attorno ai loro siti di legame sul DNA. Tra questi 13 fattori di trascrizione, la maggior parte di essi sono “fattori pionieri”, il che significa che hanno una speciale capacità di legarsi a regioni del DNA che sarebbero altrimenti inaccessibili e metilate.

Possibile ritrovamento della squadra

La scoperta del team ha il potenziale per portare a una migliore diagnosi e/o prognosi del cancro.

“Abbiamo identificato proprietà speciali tra questi fattori di trascrizione e i modelli di metilazione del DNA vicino ai siti di legame dei fattori di trascrizione. Un approccio potrebbe essere quello di utilizzare i modelli di metilazione del DNA che sono regolati da questi fattori di trascrizione come potenziali biomarcatori”, ha spiegato Lemma.

“Attraverso questo tipo di ricerca contribuiamo con ulteriori conoscenze in modo che in futuro abbiamo la possibilità di utilizzare profili epigenetici distinti dei tumori per esplorare le possibilità di potenziali approcci terapeutici”, afferma.

Questo studio fornisce prove a sostegno del coinvolgimento di geni specifici nell’alterazione di un importante segno epigenetico nel cancro. Tali scoperte possono essere fondamentali per evidenziare gli aspetti biologici del comportamento, della funzione e dell’identità del tumore. Tuttavia, saranno necessarie indagini future per comprendere ulteriormente come questo processo sia associato al ricablaggio delle reti di regolazione genica nelle cellule tumorali.


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