28 мая, 2024

hleb

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

Новая платформа редактирования эпигенома раскрывает механизмы регуляции генов

Новая платформа редактирования эпигенома раскрывает механизмы регуляции генов

Что такое хроматин?

Внутри ядра клетки ДНК обернута вокруг положительно заряженных белков, называемых гистонами, которые плотно прикрепляются к отрицательно заряженной ДНК. Отдельные единицы ДНК со связанными с ними гистонами называются нуклеосомами, которые собираются в высокоорганизованную структуру, называемую хроматином. Известно, что структура хроматина играет ключевую роль в регуляции генов, поскольку она влияет на доступность регуляторных областей ДНК для транскрипционных факторов — белков, которые помогают включать или выключать экспрессию генов. Однако степень, в которой химические модификации ДНК и гистонов, называемые «метками хроматина», способствуют регуляции транскрипции, до сих пор остается неясной.

Считается, что модификации хроматина способствуют регуляции ключевых биологических процессов, таких как развитие, реакция на сигналы окружающей среды и болезни.

Чтобы понять влияние определенных меток хроматина на регуляцию генов, предыдущие исследования нанесли на карту их распределение в геномах здоровых и больных типов клеток. Объединив эти данные с анализом экспрессии генов и известными эффектами воздействия на определенные гены, ученые приписали функции этим меткам хроматина.

Однако оказалось трудно определить причинную связь между метками хроматина и регуляцией генов. Задача состоит в том, чтобы проанализировать индивидуальный вклад многих сложных факторов, участвующих в такой регуляции – меток хроматина, факторов транскрипции и регуляторных последовательностей ДНК.

Ученые из группы Хакетта разработали модульную систему редактирования генома, позволяющую точно запрограммировать девять биологически важных меток хроматина в любую желаемую область генома. Система основана на CRISPR — широко используемой технологии редактирования генома, которая позволяет исследователям вносить модификации в определенные участки ДНК с высокой точностью.

Такие тонкие пертурбации позволили им тщательно проанализировать причинно-следственные связи между метками хроматина и их биологическими эффектами. Ученые также разработали и использовали «репортерную систему», которая позволила им измерить изменения в экспрессии генов на уровне отдельных клеток и понять, как изменения в последовательности ДНК влияют на эффект каждой метки хроматина. Их результаты показывают причинную роль набора меток хроматина, важных в регуляции генов.

READ  Физики говорят, что что-то сдерживает рост Вселенной: ScienceAlert

Например, исследователи обнаружили новую роль H3K4me3, метки хроматина, которая ранее считалась следствием транскрипции. Они отметили, что H3K4me3 может сам по себе увеличивать транскрипцию, если его искусственно добавить к определенным участкам ДНК. «Это был очень захватывающий и неожиданный результат, который превзошел все наши ожидания», — сказала Кристина Поликарпи, научный сотрудник группы Хакетта и ведущий научный сотрудник исследования. «Наши данные указывают на сложную регуляторную сеть, в которой взаимодействуют многочисленные управляющие факторы, модулирующие уровни экспрессии генов в данной клетке. Эти факторы включают ранее существовавшую структуру хроматина, лежащую в основе последовательность ДНК и расположение в геноме.

Хакетт и его коллеги в настоящее время изучают способы использования этой технологии в рамках многообещающего стартап-проекта. Следующим шагом будет подтверждение и расширение этих выводов путем воздействия на гены в разных типах клеток и в широком масштабе. Как метки хроматина влияют на транскрипцию посредством разнообразия генов и последующих механизмов, еще предстоит выяснить.

«Наш модульный набор инструментов для эпигенетического редактирования представляет собой новый экспериментальный подход к анализу взаимосвязей между геномом и эпигеномом», — сказал Джейми Хакетт, руководитель группы EMBL в Риме. «Система может быть использована в будущем, чтобы более точно понять важность эпигеномных изменений, влияющих на активность генов во время развития и при заболеваниях человека. С другой стороны, эта технология также открывает возможность программировать желаемые уровни экспрессии генов в высокой степени. настраиваемым образом. Это захватывающее направление для применения». Точная польза для здоровья может быть полезна в случаях заболеваний.

ссылка: Поликарпи К., Монафо М., Цайкрис С., Карлини В., Хакетт Дж.А. Систематическое редактирование генома отражает контекстно-зависимую инструктивную функцию модификаций хроматина. Природная генетика. 2024. дои: 10.1038/с41588-024-01706-с

READ  Что такое солнечная буря? Ирландское солнце

Эта статья была переиздана снизу Материал. Примечание. Материал мог быть отредактирован по объему и содержанию. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с вышеупомянутым источником. Вы можете ознакомиться с нашей политикой пресс-релизов здесь.