(PhysOrg.com) – Предоставляя еще один инструмент, помогающий понять регуляцию генов в глобальном масштабе, национальная исследовательская группа определила и нанесла на карту 55000 энхансеров, коротких участков ДНК, которые действуют для усиления или усиления экспрессии генов. Карта, которая будет опубликована 18 марта в онлайн-выпуске журнала Nature, поможет ученым понять, как клетки контролируют экспрессию генов, специфичных для их конкретного типа клеток.
"Наши исследования показывают, что энхансеры играют гораздо более важную роль, чем считалось ранее, в экспрессии генов, специфичных для определенного типа клеток, помогая объяснить, что заставляет клетки дифференцироваться в клетки печени, мозга или кожи, или почему эти клетки могут стать злокачественными," сказал главный исследователь Бинг Рен, доктор философии, доцент кафедры клеточной и молекулярной медицины Калифорнийского университета, Медицинская школа Сан-Диего и руководитель лаборатории генной регуляции в Институте исследования рака Людвига (LICR).
Почти все клетки человеческого тела имеют один и тот же геном, но разные клетки играют совершенно разные роли в развитии, нормальном функционировании тканей и болезнях. Разнообразие между клетками в основном вызвано различиями в экспрессии генов – процессом, посредством которого вырабатывается белок или другая молекула, кодируемая геном.
Энхансеры – это один из нескольких типов регуляторных элементов, наряду с промоторами и инсуляторами, которые разбросаны по геному и действуют для сборки белков, регулирующих транскрипцию отдельных генов.
"Расширение знаний об энхансерах имеет решающее значение для понимания механизмов, контролирующих экспрессию генов. Поскольку только два процента генома кодирует белки, еще очень много предстоит узнать о том, что когда-то считалось некодирующей «мусорной ДНК» и как эти 98 процентов способствуют развитию болезней человека," сказал Рен.
Систематически проанализировав более 14 миллионов ДНК-зондов, соответствующих всему человеческому геному, команда, в которую вошли ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Массачусетского технологического института, Института Броуд Массачусетского технологического института и Гарварда, Национальных институтов аллергии и инфекционных заболеваний, Университета Висконсина и Университет Дьюка – создал новую карту энхансеров в масштабе генома.
Исследовательская группа выполнила тип анализа генома под названием ChIP-chip analysis, чтобы определить местонахождение промоторов, энхансеров, инсуляторов и других регуляторных последовательностей ДНК для каждого гена, используя этот подход для идентификации этих элементов в нескольких типах клеток и изучения их роли в генах. выражение. ChIP-чип используется для локализации сайтов связывания белков, которые могут помочь идентифицировать функциональные элементы генома.
"Используя этот процесс, мы описали сигнатуры или отличительные паттерны гистоновых белков, которые позволили нам различать промоторы и энхансеры в геноме," сказал Рен. "В нашем анализе мы были удивлены, обнаружив, что сигнатуры хроматина на промоторных сайтах были одинаковыми для всех клеток. Однако мы обнаружили, что энхансеры имеют паттерны модификаций, сильно специфичные для клеточного типа. Эти закономерности предполагают, что энхансеры имеют первостепенное значение в дифференцировке определенных типов клеток."
Используя ранее описанные сигнатуры хроматина для энхансеров, ученые картировали 55000 элементов, которые дифференцируют экспрессию генов при раке шейки матки, лейкемии и эмбриональных стволовых клетках, среди прочего.
Регуляторные модификации, определяющие экспрессию генов, являются частью так называемого эпигенома – второго "измерение" к геному, который определяет фундаментальные биологические процессы. Рен возглавляет Центр эпигенома Сан-Диего в LICR в Калифорнийском университете в Сан-Диего, одном из четырех центров в стране, который называется Центры картирования эталонных эпигеномов (REMC) в рамках общей пятилетней программы стоимостью 190 миллионов долларов, финансируемой Национальными институтами здравоохранения.
Источник: Калифорнийский университет в Сан-Диего (новости: в Интернете)