Forskare vid Brigham and Women's Hospital har upptäckt att olika vävnadsfunktioner uppstår från ett biologiskt kärnmaskineri som till stor del delas mellan vävnader, snarare än från sina egna individuella tillsynsmyndigheter. I en tidning publicerad i Cellrapporter , Kimberly Glass, PhD, från Channing-avdelningen för nätverksmedicin, och hennes team förklarar hur de har använt PANDA (Passing Attributes between Networks for Data Assimilation) för att skapa nätverksmodeller av interaktioner mellan transkriptionsfaktorer och gener, att finna att närvaron av olika vävnadsfunktioner är resultatet av subtila, vävnadsspecifika förändringar i ett regulatoriskt nätverk. För var och en av dessa vävnadsspecifika funktioner, nätverket har samma kärnkomponenter, men de kombineras på olika sätt med extra genetisk information och miljöinformation. Teamet analyserade data från konsortiet Genotype-Tissue Expression (GTEx), bland andra regulatoriska informationskällor, att rekonstruera och karakterisera regulatoriska nätverk för 38 vävnader.
PANDA, en modell skapad av Glass och hennes team 2013, var unikt kvalificerad för denna undersökning eftersom den mer exakt kan modellera interaktioner mellan transkriptionsfaktorer - vilket hjälper till att kontrollera var, när och i vilken utsträckning gener aktiveras - och deras mål. Att sammanfatta de komplexa interaktionerna mellan transkriptionsfaktorer och gener är ett viktigt steg för att förstå mönster i nätverket som informerar om hur genreglering ger upphov till en mängd olika specifika vävnadsfunktioner.
Författarna observerade också att regleringen av specifik vävnadsfunktion är till stor del oberoende av transkriptionsfaktoruttryck. De noterar att det finns cirka 30, 000 gener i det mänskliga genomet, men färre än 2, 000 av dem kodar för transkriptionsfaktorer.
"Ett stort antal processer måste utföras för att en vävnad ska fungera korrekt, " sa Glass. "Istället för att aktivera särskilda transkriptionsfaktorer för att utföra dessa olika processer, vi finner att nätverken som kopplar dessa regulatorer till deras målgener är omkonfigurerade för att mer effektivt koordinera aktiveringen av dessa vävnadsfunktioner."
Teamet noterar att deras arbete belyser vikten av att överväga sammanhanget för specifika vävnader när man utvecklar läkemedelsterapier. Med tanke på att förändrade regulatoriska nätverk styr olika funktioner, detta kommer att vara viktigt för att förstå de potentiella biverkningarna av läkemedel utanför målvävnaden.
