Lo scopo di DNA@Home è quello di scoprire come funzioni la regolazione dei geni nel DNA. Avete mai notato che le cellule della pelle sono differenti da quelle dei muscoli che sono, a loro volta, differenti da quelle delle ossa, anche se tutte le cellule hanno gli stessi geni del vostro genoma? Questo è causato dal fatto che non tutti i geni sono “accesi” nello stesso tempo. In base al tipo di cellula e a cosa quella cellula sta cercando di fare in un determinato momento, solo un sottoinsieme di geni sono usati e il rimanente viene “spento”. DNA@Home usa algoritmi statistici per comprendere queste differenti regolazioni, utilizzando i computers di voi volontari.
Dna@Home è uno sforzo congiunto tra “Computer Science Department and the Basic Sciences Department of the University of North Dakota ed è stato sviluppato con il supporto del Rensselaer Polytechnic Institute.
Il mezzo principale attraverso cui i geni sono regolati è durante lo stato di “trascrizione” dove una molecola chiamata polimerasi legge lungo il DNA dall’inizio del gene alla sua fine creando un RNA messaggero. Altre molecole, chiamate fattori di trascrizione, si legano al DNA vicino all’inizio del gene e possono aiutare reclutare la polimerasi o possono inibirla. È la presenza, o l’assenza, del legame di questi fattori di trascrizione che determina se un gene è “acceso” o “spento” ma, per la maggior parte, gli scienziati non sanno quali di questi fattori sono responsabili della regolazioni di questi geni.
I fattori di trascrizione hanno “dita” che preferiscono brevi, linerari modelli nelle “lettere” nucleotidi della sequenza del DNA, ma in molti casi non conosciamo questi modelli. Il nostro software cerca le brevi sequenze di nucleotidi che sembrano, più o meno, le stesse nelle corrispondenti posizioni dei genomi di specie affini. Dal momento che le sequenze del DNA sono enormi, andando da milioni a miliardi di nucleotidi e queste sequenze sono brevi e solo approssimativamente conservate da un sito all’altro, questo è un problema “ago-nel-pagliaio” e richiede molta potenza di calcolo. Speriamo che i vostri computer ci possano aiutare.
SNAI1 e la transizione Epiteliale-Mesenchimale (parte 1):
DNA@Home sta attualmente investigando i fattori di transizione SNAI1 e SNAI2, che hanno mostrato di giocare un ruolo importante sia nello sviluppo del corpo umano che nelle malattie. Queste due proteine sono molto simili, con la regione repressiva nella prima parte delle proteine con una similarità dell’89%, mentre le parti finali (le regioni che si legano al DNA) sono identiche all’84%, con la maggior parte delle differenze concentrate nel mezzo delle proteine. Capire come queste proteine riconoscono a quale sequenza del DNA legarsi è cruciale per lo sviluppo di target terapeutici per malattie come il cancro.
SNAI1 e la transizione Epiteliale-Mesenchimale (parte 2):
L’espressione genica di SNAI1 e SNAI2 causano la perdita di adesione cellulare delle proteine, rendendole meno “appiccicose” e più “mobili”, provocando metastasi. Le cellule, di solito, sono in uno stato “epiteliale”, il che significa che le cellule sono attaccate insieme. Tuttavia, dopo che SNAI1 si è espressa, si può vedere un modello ben definito di E-Caderina, che mostra un ciottolato o un filo di pollo (rosso). Dopo l’induzione della SNAI1, l’espressione della E-Caderina è persa, così le cellule perdono la loro viscosità e iniziano a muoversi. Il nucleo di ogni cellula è macchiato di blu.
