Новый инструмент для картирования ДНК помогает понять регуляцию генов

Ученые разработали мощный инструмент для понимания того, как ДНК контролирует активность генов в клетках. Он позволяет с высоким разрешением картировать на больших участках генома, какие нуклеотиды ДНК работают как регуляторные элементы.

"Это первый метод, который позволяет одновременно тестировать тысячи регуляторных областей человеческой ДНК на их способность включать и выключать гены, а также с высоким разрешением картировать элементы, активирующие и репрессирующие гены внутри них", — сказал ведущий автор исследования Джейсон Эрнст.

Эрнст и коллеги применили новый инструмент к более чем 15 000 участкам ДНК, предсказанным как содержащие регуляторные элементы, в двух типах человеческих клеток. Полученная карта активирующих и репрессивных элементов содержит несколько неожиданностей:

• Наиболее активные последовательности содержат повторяющийся короткий паттерн, который ранее не был хорошо описан.
• Среди наиболее активных регуляторных элементов оказались сегменты ДНК, которые считаются остатками древних ретровирусов.

"Наша техника выявляет важные нуклеотиды внутри регуляторных областей, приближая нас к пониманию сложного языка нашего генома", — отметил соавтор Манойлис Келлис.

Понимание регуляции генов критически важно для изучения как здоровых, так и болезненных состояний. Многие плохо изученные заболевания можно было бы успешно лечить, зная больше о регуляторных областях ДНК.

Метод использует экспериментальную автоматизацию и продвинутые алгоритмы для тестирования тысяч небольших перекрывающихся фрагментов ДНК из предполагаемых регуляторных областей на их способность усиливать или подавлять активность "репортерного" гена в культивируемых клетках. Это позволяет с высоким разрешением картировать вклад отдельных регуляторных нуклеотидов.

Новый инструмент ускорит картирование и характеристику регуляторных элементов ДНК, что улучшит понимание регуляции генов и потенциальной роли мутаций в регуляторной ДНК в развитии заболеваний.

Исследование опубликовано онлайн в журнале Nature Biotechnology.