Sedan det gamla Egyptens tid, människor har skapat och brutit hemliga koder för att behålla och få viktig information. Människolivet i sig är baserat på en genetisk kod av DNA- eller RNA-sekvenser som celler läser av och översätter till proteiner - livets byggstenar. Nya vetenskapliga upptäckter har avslöjat kroppens mekanismer för att transkribera DNA som regleras av "histonkoden" - olika kemiska märken på svansen av histonproteiner, vilka är makromolekyler inom cellkärnor som ansvarar för packning och strukturering av DNA.

Efter åtta års studier, ett team av forskare från University of California San Diego och Johns Hopkins University publicerade nya rön om hur man läser kroppens histonkod i numret 7 november av Vetenskapens framsteg . Fynden svarar på en nyckelfråga inom det dynamiska forskningsområdet epigenetik – att lägga till kemiska taggar till DNA- och histonproteiner för att förändra cellfunktioner utan att ändra DNA-sekvensen. Att förstå de grundläggande principerna för hur epigenetisk information omvandlas i cellen kan så småningom leda till utveckling av nya läkemedel för att bekämpa sjukdomar som cancer.

I forskningsartikeln med titeln "Dechiffrering och konstruktion av kromodomän-metyllysinpeptidigenkänning, " UC San Diego professor i kemi och biokemi Wei Wang, postdoktorer och hans kollegor vid institutionerna för farmakologi, Bioteknik, och cellulär och molekylär medicin, såväl som forskare vid Johns Hopkins, ge en mekanistisk förklaring av hur kombinationer av histonmodifieringar kan läsas av vissa proteiner - "läsproteiner" - vilket leder till förändringar av genuttryck och tolkning av information kodad i DNA-genomet.

"Vi utvecklade en modell för att förstå hur läsarproteiner ser genom olika kombinationer av histonmodifieringar, som tolkar och transducerar informationen som kodas i taggning av histonproteiner utan att ändra DNA-sekvensen, " sa Wang.

Att tillämpa en metafor för smink, Wang förklarade att om en person gör upp hans eller hennes ansikte, sminket kan förändra hur personen ser ut, men han eller hon kan fortfarande identifieras som samma person. I kroppen, histonmodifieringar kan producera olika kombinationer, som en persons smink, som kan förändra de kemiska egenskaperna hos histonproteinerna. Men Wang och kollegor fann att läsarproteiner känner igen samma kemiska egenskaper, även om de var resultatet av olika kombinationer av histonmodifieringar. Enligt Wang, eftersom antalet möjliga kombinationer av olika kemiska taggar är enormt, histonkoden har inte definierats väl. De nya rönen, dock, föreslå ett sätt att definiera histonkoden, en beräkningsmodell som visar de kemiska egenskaperna hos histonproteiner. Det är som att se igenom en persons makeup och avslöja personens sanna identitet.

"Baserat på beräkningsmodellen, vi kan konstruera läsarproteinerna för att ändra eller förbättra deras bindning till särskilda histonmodifieringar, " förklarade Wang. "Om läsarproteiner med vissa mutationer genereras, vi kan använda dem som avbildningssonder för att övervaka dynamiken hos histonmodifieringar i levande celler. Det här är något som inte kan göras med antikroppar."