Новые карты химических меток на ДНК указывают на области, связанные с множеством нарушений развития

Учёные из Института Солка составили 168 новых карт химических меток на нитях ДНК — метилирования — у развивающихся мышей. Исследование опубликовано 29 июля 2020 года в специальном выпуске Nature, посвящённом проекту ENCODE.

Ценность данных

Это единственный доступный набор данных, который изучает метилирование у развивающейся мыши с течением времени, ткань за тканью. Он поможет сузить поиск тканей-мишеней, ответственных за нарушения развития человека, такие как шизофрения и синдром Ретта.

Роль метилирования и энхансеров

Хотя последовательность ДНК в клетках идентична, химические метки (метилирование) придают клеткам уникальную идентичность. Короткие участки генома — энхансеры — усиливают экспрессию генов, когда к ним привязываются транскрипционные факторы. Метилирование энхансера блокирует эту привязку, подобно стояночному тормозу. Мутации в энхансерах могут вызывать болезни, но их сложно идентифицировать из-за большого количества и удалённости от регулируемых генов.

Метод и результаты исследования

Учёные использовали ранее разработанные технологии и алгоритмы для изучения паттернов метилирования ДНК в 12 типах тканей мыши на 8 стадиях развития. Они обнаружили более 1,8 млн регионов в геноме мыши с вариациями метилирования в зависимости от ткани или стадии развития.

• Раннее развитие: Преобладала потеря метилирования (снятие "тормоза"), что позволяло включаться генам развития.
• После рождения: Большинство сайтов снова становились сильно метилированными, стабильно "выключая" гены раннего развития в зрелых тканях.

Важное открытие

91,5% вариаций метилирования, обнаруженных во время развития, находились вдали от CpG-островков (областей, богатых цитозином и гуанином, где обычно ищут метилирование). Это означает, что фокусировка только на CpG-островках может привести к пропуску важных изменений ДНК.

Практическая польза

Используя новый набор данных, исследователи сопоставили генетические варианты, связанные с 27 заболеваниями человека в предыдущих GWAS-исследованиях, с тканеспецифичными паттернами метилирования у мышей. Например:

• Мутации, связанные с шизофренией, чаще находились в предполагаемых регуляторных регионах генома мыши, которые претерпевают изменения метилирования в переднем мозге во время развития.

Такие паттерны помогают сузить круг мутаций, обнаруженных в GWAS, на которые следует обратить пристальное внимание.