Учёные пролили новый свет на регуляцию повторяющихся последовательностей ДНК

Две работы команды учёных пролили новый свет на природу тандемных повторов ДНК — последовательностей, которые играют важную роль в контроле транскрипции, организации генома и развитии.

Исследование этих процессов важно, поскольку нарушение регуляции тандемных повторов ДНК может привести к неправильному расхождению хромосом, нестабильности генома и различным заболеваниям, включая мышечную дистрофию и рак. Однако, поскольку все повторы в массиве имеют одинаковую последовательность ДНК, их различение представляет серьёзную экспериментальную проблему. В результате тандемные последовательности ДНК остаются одними из наименее изученных структур генома.

В статьях, опубликованных в журнале Cell Reports, биологи из Нью-Йоркского университета и их коллеги изучили регуляцию тандемных повторов ДНК на разных формах дрожжей: на почкующихся дрожжах (для изучения повторов рибосомной ДНК) и на делящихся дрожжах (для изучения повторов, фланкирующих центромеру).

Чтобы заглянуть внутрь этих массивов повторов, учёные вставили уникальные идентификационные метки, которые служили маркерами для отслеживания движения и функции отдельных повторов ДНК.

Результаты обоих исследований показали, что экспрессия генов среди разных повторов значительно варьируется и зависит от положения внутри массива. Такие позиционные эффекты присутствуют в тандемных повторах ДНК у обоих типов дрожжей, что указывает на их общность.

Более того, эти результаты дают ключевую информацию об архитектуре ДНК в клетках.

«Наши наблюдения показывают, что, хотя повторы в тандемном массиве имеют одинаковую последовательность, каждый из них организован в специфическую трёхмерную структуру», — отмечает Фэй Ли, соавтор одной из работ.

Хотя конечные структуры, вероятно, различаются у двух организмов, эксперименты показали, что в обоих случаях позиционные эффекты регулируются белком конденсином, который необходим для упаковки хромосом во время деления клетки.

Выводы также указывают на центральную роль архитектуры хромосом в регуляции этих последовательностей.

«Вместе эта работа дополняет растущий массив доказательств того, что позиционные эффекты присущи структурной организации повторяющихся массивов ДНК, — отмечает Андреас Хохваген, соавтор обеих статей. — Наше исследование теперь предоставляет мощный экспериментальный инструмент для изучения этой плохо понятной части генома».