Открытие в области ДНК раскрывает критический «эффект аккордеона» для выключения генов
Исследователи WEHI обнаружили, как «эффект аккордеона» критически важен для выключения генов. Это открытие меняет фундаментальные представления о процессе генного сайленсинга.
Результаты расширяют понимание того, как гены включаются и выключаются для создания различных типов клеток в организме в процессе эмбрионального развития. Они также открывают новые потенциальные возможности для использования генного сайленсинга в будущем для лечения или обращения вспять прогрессирования широкого спектра заболеваний, включая рак, врожденные и инфекционные болезни.
Сайленсинг генов регулируется тем, насколько плотно упакована ДНК в клетке. Работа команды под руководством доктора Эндрю Кенири и профессора Марни Блевитт выявила новый триггер, подобный аккордеону, который имеет решающее значение для этого процесса.
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Всё в ДНК
ДНК, составляющая наш генетический материал, плотно обернута вокруг белков, подобно нити на катушке. Когда она упакована рыхло, гены могут быть включены; когда она плотно сжата, гены выключены.
В новом исследовании ученые обнаружили, что для выключения гена упаковка ДНК сначала должна ослабнуть, прежде чем будет сильно сжата.
Профессор Марни Блевитт отметила, что открытие триггера по принципу аккордеона стало неожиданностью для команды и изменило их прежние фундаментальные представления об этом критическом процессе.
«Мы были поражены, узнав, что ДНК сначала должна расслабиться, чтобы запустить этот процесс, — сказала она. — Подобно тому, как аккордеон должен раскрыться, прежде чем его сожмут для извлечения музыкальной ноты, мы обнаружили, что наша ДНК сначала должна раскрыться, прежде чем ее можно будет сжать и ген будет заглушен».
Сила сайленсинга
Доктор Эндрю Кенири заявил, что генный сайленсинг обладает удивительным терапевтическим потенциалом.
«Если бы мы могли точно выяснить, как выключать гены, мы могли бы однажды научиться отключать вредные гены при различных заболеваниях, — сказал доктор Кенири. — Если бы, например, можно было выключить онкогены, управляющие раком, это потенциально могло бы стать новым методом лечения».
«Чтобы реализовать эту мечту, нам сначала нужно понять, как происходит процесс, чтобы его можно было воспроизвести с помощью лекарств. Наше открытие — еще один важный фрагмент этой головоломки».
Фундаментальное механистическое исследование было сосредоточено на эффективном поиске новых факторов, участвующих в процессе генного сайленсинга.
Для этого команда создала систему под названием «Xmas», основанную на красных и зеленых метках, которые обычно выключаются в процессе развития. Система отслеживала активность генов на каждой X-хромосоме с помощью экспрессии красного и зеленого флуоресцентного белка, показывая, нормально ли протекает процесс сайленсинга.
Исследование выявило новый молекулярный механизм генного сайленсинга, и ученые определили белковый комплекс, необходимый для этого процесса, известный как комплекс BAF.
Следующие шаги в исследовании будут направлены на изучение того, почему для генного сайленсинга необходим эффект аккордеона, а также на определение значимости этого процесса для генов на других хромосомах, таких как аутосомы.