Учёные проливают свет на «тёмную материю» ДНК

Учёные из Института молекулярной патологии (IMP) в Вене разработали метод, который надёжно обнаруживает регуляторные области генома и измеряет их активность. Новая технология опубликована онлайн в журнале Science.

Гены, несущие инструкции для белков, составляют лишь около 2% человеческого генома. Остальная часть, когда-то считавшаяся «мусорной» ДНК, содержит критически важные регуляторные области или энхансеры. Они определяют, когда и где экспрессируется каждый ген, обеспечивая, например, производство гемоглобина в предшественниках эритроцитов. Сбои в этой регуляции могут приводить к таким заболеваниям, как рак.

До сих пор изучение энхансеров в масштабе всего генома было ограничено: методы их идентификации были косвенными, подверженными ошибкам и трудоёмкими.

Команда Александра Старка в IMP представила технологию STARR-seq (self-transcribing active regulatory region sequencing). Она позволяет напрямую идентифицировать последовательности ДНК, функционирующие как энхансеры, и одновременно количественно измерять их активность во всём геноме.

Применив метод к клеткам дрозофилы, учёные обнаружили, что самые сильные энхансеры расположены как в регуляторных генах, определяющих тип клетки, так и в широко активных «домашних» генах, необходимых для базового выживания большинства клеток. Кроме того, для каждого активного гена было найдено по несколько энхансеров, что, вероятно, обеспечивает избыточность и устойчивость регуляции.

«STARR-seq — это как волшебный микроскоп, который позволяет нам приблизиться к регуляторным областям ДНК. Он будет иметь crucial значение для изучения регуляции генов и того, как она закодирована в геноме — как во время нормального развития, так и когда она нарушается при болезни», — говорит Александр Старк.

Статья «STARR-seq Reports Genome-Wide Quantitative Enhancer Activity Maps Revealing Complex cis-Regulation of Transcription» за авторством Cosmas Arnold et al. была опубликована онлайн в Science 17 января 2013 года.