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Con la sua tesi, Jacob Lewerentz, Dipartimento di Biologia Molecolare dell'Università di Umeå, contribuisce alla conoscenza di come le cellule regolano il loro livello proteico e si adattano a un nuovo ambiente esterno al loro organismo. Ha anche studiato il modo in cui i livelli proteici sono regolati nelle cellule che rimangono nel loro organismo e ha sviluppato software per computer per nuove tecnologie di sequenziamento che producono lunghe letture del DNA.
"Una maggiore conoscenza dell'evoluzione cellulare è interessante sia dal punto di vista scientifico di base che dal punto di vista del cancro, ad esempio mediante l'identificazione di cellule cancerose in una fase iniziale per il trattamento o per lo sviluppo di farmaci che prendono di mira i "meccanismi di riorganizzazione" cancerosi", afferma Jacob Lewerentz .
Le cellule che sono state isolate dal loro organismo ospite sono comuni nella scienza. Un esempio simile di cellule isolate sono le cellule tumorali che sono passate a una vita egocentrica all'interno del corpo umano. Le cellule isolate hanno una funzione diversa che è guidata da riarrangiamenti nel loro codice genetico.
"In precedenza era noto che i riarrangiamenti provocano un aumento di alcuni geni, ma non si sa come si verificano tali aumenti", afferma Jacob Lewerentz. "Mostriamo che gli aumenti si verificano principalmente attraverso la duplicazione locale della sequenza genetica, come le parole a doppia digitazione in un testo."
La struttura delle sequenze duplicate è stata identificata da nuove tecnologie di sequenziamento che consentono la lettura di lunghi frammenti del codice genetico. Utilizzando le lunghe letture Jacob Lewerentz è stato anche in grado di formulare un'ipotesi sui "meccanismi di riarrangiamento" che hanno trasformato il codice genetico delle cellule.
"Le nuove tecnologie di sequenziamento emerse alcuni anni fa hanno rivoluzionato il campo", afferma. "Ora è possibile acquisire una complessità maggiore rispetto a prima. Tuttavia, spesso è necessario codificare algoritmi personalizzati per eseguire l'analisi che ostacola molti ricercatori nell'utilizzo della tecnologia".
Nella sua tesi ha sviluppato un software per computer che consente a chiunque di identificare riarrangiamenti nei dati prodotti dalle nuove tecnologie di sequenziamento. Utilizzando questo software, un utente può eseguire rapidamente analisi mirate ed eseguire ricerche esplorative.
"Il software è utile per coloro che non sono in grado di codificare o che desiderano eseguire analisi rapide, ad esempio molti ricercatori e clinici. È utile anche per i ricercatori che hanno bisogno di visualizzare riarrangiamenti complessi, ad esempio nelle cellule tumorali."
Il tema della tesi è stato come le cellule in diversi ambienti regolano i loro livelli proteici che a loro volta determinano le funzioni cellulari. Nell'ambiente dell'organismo i livelli proteici sono regolati principalmente da sistemi che modulano la lettura del codice genetico. Una regolazione errata della lettura dei geni è coinvolta in molteplici malattie ed è fondamentale che le cellule mettano a punto la lettura quando si trovano di fronte a un numero diverso di copie geniche, ad esempio sui cromosomi sessuali.
"Abbiamo caratterizzato la sequenza di riconoscimento per un sistema che regola in modo specifico i livelli proteici di determinati geni".
Nelle cellule che sono state appena isolate dal loro organismo le funzioni devono cambiare rapidamente. Qui la regolamentazione a livello di lettura è troppo lenta; per modificare rapidamente i livelli proteici è necessario riorganizzare il codice genetico. Nella tesi Jacob Lewerentz mostra che le cellule che sono state isolate di recente duplicano precocemente parti del loro codice genetico dove si trovano le funzioni legate alla gestione dello stress.
"È difficile catturare i primi adattamenti delle cellule che si sforzano di diventare autonome e in questa prospettiva il nostro studio è di particolare interesse, ad esempio per la ricerca sul cancro", afferma. + Esplora ulteriormente
