Связь времени репликации ДНК с 3D-структурой генома в ядре

Учёные из Института эпигенетики и стволовых клеток Helmholtz Munich под руководством профессора Марии-Элены Торрес-Падильи обнаружили ключевую взаимосвязь между временем репликации ДНК (replication timing, RT) и трёхмерной упаковкой генома в ядре клетки на ранних этапах развития эмбриона. Исследование опубликовано в Nature.

Ключевые открытия

• Гибкость на старте: Используя метод Repli-seq, учёные составили карту RT от стадии зиготы (одноклеточный эмбрион) до бластоцисты. Оказалось, что RT в зиготе не упорядочен, что указывает на высокую гибкость удвоения генома в этих ранних тотипотентных клетках.
• Постепенное установление порядка: После стадии 4 клеток программа RT становится более определённой. Этот процесс идёт параллельно с постепенным накоплением эпигенетических хроматиновых меток.
• Причина тотипотентности: Профессор Торрес-Падилья поясняет: "Мы считаем, что обнаруженная нами гибкая программа репликации — одна из причин, почему эти ранние клетки так remarkably способны генерировать все клетки тела".
• 3D-структура первична: Исследователи установили, что сначала формируется трёхмерная структура генома в ядре, а уже затем устанавливается программа RT. Таким образом, пространственная организация влияет на гибкость репликации.
• Роль РНК-полимеразы: Результаты также показывают, что фермент РНК-полимераза, считывающий генетический код, участвует в определении точной программы RT.

Практический потенциал

Доктор Цунэтоши Накатани, первый автор работы, отмечает: "Мы можем представить себе изменение клеточной идентичности путём изменения её программы RT на более гибкую". Это открывает новые пути для репрограммирования клеток.