Новое понимание того, как белки находят свои сайты связывания с ДНК в геноме

Исследователи объединяют данные геномики и структурной биологии, чтобы лучше понять, как белки распознают ДНК.

В статье от 9 марта в Proceedings of the National Academy of Sciences группа под руководством Ремо Роса показала, что объединение информации о форме и последовательности ДНК позволяет лучше понять распознавание «белок-ДНК».

• Задача: Предсказать, как и где факторы транскрипции (белки, связывающиеся с ДНК для регуляции генов) будут связываться с геномом.
• Метод: Использование машинного обучения для создания моделей, которые учитывают как последовательность, так и 3D-форму ДНК в качестве «признаков».
• Результат: Модели, включающие форму ДНК, дают более точные предсказания. Это помогает понять регуляцию экспрессии генов и потенциально позволяет конструировать последовательности ДНК для целевого связывания.

В статье от 2 апреля в журнале Cell (в сотрудничестве с Ричардом Манном из Колумбийского университета) исследователи изучили вклад формы и последовательности ДНК на примере Hox-факторов транскрипции, критичных для эмбрионального развития.

• Эксперимент: У белков, для связывания которых важна форма ДНК, мутировали аминокислоты, распознающие только форму, но не последовательность.
• Результат: Перенос этих «распознающих форму» аминокислот от одного фактора транскрипции к другому позволил поменять специфичность связывания между Hox-белками. Это подтверждает ключевую роль формы ДНК.

Третья работа, опубликованная 11 марта в Genome Research (совместно с Эраном Сегалом), показала, что для связывания важны области ДНК за пределами непосредственного сайта связывания.

Следующие шаги: Интеграция информации о кооперативном связывании и доступности сайтов связывания в более сложных in vivo условиях, включая влияние эпигенетических механизмов, таких как метилирование ДНК.