În cadrul studiului, publicat joi în această ediție digitală a revistei „Cell” și realizat de o echipă internațională care include experți de la National Human Genome Research Institute (NHGRI) din National Institutes of Health (NIH) din Statele Unite., a fost analizat un grup de islandezi. Persoanele cu reducerea pigmentului sunt mai sensibile la soare, dar pot atrage mai ușor lumina solară pentru a genera vitamina D3, un nutrient esențial pentru oasele sănătoase.
Cercetatorii au analizat datele din studiul complet de asociere a genomului (GWAS) al acelui grup de islandezi. GWAS compară sute de mii de diferențe comune în ADN-ul indivizilor pentru a vedea dacă oricare dintre aceste variante sunt asociate cu o trăsătură cunoscută.
"Genele implicate în pigmentarea pielii au, de asemenea, un rol important în sănătatea umană și în boli", a declarat directorul științific al NHGRI, Dan Kastner. În opinia sa, acest studiu explică o cale moleculară complexă care poate contribui și la cunoașterea bolilor de piele, cum ar fi melanomul, care este cauzată de interacțiunea susceptibilității genetice cu factorii de mediu.
Datele GWAS i-au determinat pe cercetători să se concentreze asupra factorului genic de reglementare a interferonului (IRF4), asociat anterior cu imunitate, prin crearea unei proteine care stimulează producerea de interferoni, proteine care combat virusii sau bacteriile dăunătoare. Oamenii de știință au observat că gena IRF4 este exprimată la niveluri ridicate numai în limfocite, un tip important de celule albe din sânge în sistemul imunitar și în melanocite, celule de piele specializate care produc pigmentul melaninei.
În acest fel, studiul stabilește o asociere între gena IRF4 și caracteristica pigmentării. "Studiile complete de asociere a genomului descoperă multe variante genomice care sunt asociate cu trăsăturile umane, iar cele mai multe dintre ele se regăsesc în regiunile genomice care nu codifică proteine", a declarat William Pavan, co-autor și cercetător al Secției de cercetare a Boli genetice în NHGRI.
"Explorarea proceselor biologice și a mecanismelor moleculare care implică variante în aceste părți slab explorate ale genomului este o parte dificilă a lucrării noastre. Acesta este unul dintre puținele cazuri în care oamenii de știință au reușit să asocieze o variantă într-o non-coding regiunea genomului cu un mecanism funcțional ", remarcă el.
GWAS-ul islandez a produs milioane de variante în rândul oamenilor din studiu. Cercetătorii și-au concentrat analiza pe 16.280 de variante localizate în regiunea din jurul genei IRF4 și apoi au folosit un proces de mapare automatizat pentru a explora setul de variante pe IRF4 la 95.085 de persoane din Islanda. Un cip de siliciu utilizat în procesul automat permite includerea unui număr mare de variante în analiză.
Datele au relevat faptul că o variantă într-o regiune care nu codifică, un intensificator care reglează gena IRF4, este asociat cu trăsătura combinată de sensibilitate la soare, părul brun, ochii albaștri și pistrui. Cercetarea plasează IRF4 printre cele peste 30 de gene legate de pigmentare, incluzând o variantă genetică găsită anterior la persoanele cu pistrui și păr roșu.
O parte a echipei, inclusiv coautorii NHGRI, au analizat rolul IRF4 în calea legată de reglarea pigmentului și a demonstrat, prin studii de cultură celulară și teste la șoareci și pești zebra, că doi factori de transcripție, proteine care activează și oprește genele, interacționează pe calea genetică cu IRF4, activând în final expresia unei enzime numită tirozinază.
Unul dintre factorii de transcripție a căii, MITF, este cunoscut sub numele de regulatorul principal al melanocitelor, deoarece activează expresia IRF4, dar numai în prezența factorului de transcripție TFAP2A. Astfel, o expresie mai mare a tirozinazei determină o creștere a producției de pigmenți de melanină în melanocite.
Varianta recent descoperită acționează ca un regulator de intensitate. Când pornirea amplificatorului IRF4 este în poziție de pornire, se generează mult pigment. Pigmentul melaninei este transferat de la melanocite la keratinocite, un tip de celule de piele de lângă suprafață și protejează pielea de radiațiile UV de lumina soarelui.
Dacă întrerupătorul este slab activat, cum este cazul când este conținută varianta descoperită, calea este mai puțin eficientă, rezultând o exprimare redusă a tirozinazei și producția de melanină. Mecanismul exact care generează pistrui nu este încă cunoscut, dar Dr. Pavan sugerează că variația epigenetică poate juca un rol în pistrui.
Cu toate acestea, autorii acestui studiu înțeleg că este nevoie de mai multe cercetări pentru a determina mecanismul prin care IRF4 este implicat în modul în care melanocitele răspund la razele UV, care pot induce pistrui și pot fi legate de melanom, de tipul de cancer de piele cu cea mai mare mortalitate.
