Учёные раскрыли механизм создания разнообразных клеток в эмбрионах

Учёные из Лаборатории медицинских наук Совета по медицинским исследованиям (MRC LMS) обнаружили ранее неизвестный механизм, контролирующий "включение" и "выключение" генов в процессе эмбрионального развития. Исследование объясняет, как в развивающихся эмбрионах образуются разнообразные типы клеток.

Работа, опубликованная в Developmental Cell, была проведена под руководством докторов Ирен Амблар и Вики Мецис из группы "Развитие и транскрипционный контроль" в сотрудничестве с другими группами LMS.

Все клетки содержат одинаковую ДНК, но для создания разных частей тела должны включать и выключать определённые гены — процесс, известный как экспрессия генов. Клетки глаз и рук содержат одни и те же гены, но "экспрессируют" их по-разному.

Исследование сосредоточено на гене Cdx2. Продолжительность его экспрессии помогает определить, где и когда клетка производит клетки-предшественники спинного мозга. Учёные хотели понять, что контролирует этот кратковременный период активности.

Команда обнаружила элемент ДНК, названный ими "аттенюатором", который снижает экспрессию гена специфичным для времени и типа клеток образом. В отличие от энхансеров или сайленсеров, которые широко включают или выключают гены, аттенюатор действует как "генетический диммер".

Изменяя этот элемент, учёные могли регулировать, как долго или насколько сильно экспрессировался Cdx2. Нарушение работы этого "переключателя" в эмбрионах мыши подтвердило его важную роль в формировании плана строения тела.

Это открытие прокладывает путь к программируемой экспрессии генов, предлагая возможность точно контролировать активность генов в пространстве и времени. Результаты не только углубляют понимание биологии развития, но и могут помочь в разработке новых терапевтических стратегий, нацеленных на некодирующий геном.

Такие подходы однажды могут позволить создавать методы лечения, избирательно регулирующие экспрессию генов в определённых тканях, что важно для заболеваний, вызванных нарушением регуляции генов.

Вики Мецис подчеркнула потенциал открытия: "Мы в восторге, потому что предыдущие исследования предполагают, что в нашем геноме может быть множество различных типов элементов, тонко настраивающих экспрессию генов, но их было нелегко идентифицировать. Если мы сможем решить эту задачу, это откроет огромный потенциал для создания новых способов лечения путём тонкой настройки экспрессии генов там и тогда, где это необходимо".

Исследование дополняет растущий объём работ, изучающих, как некодирующая ДНК управляет регуляцией генов — область, имеющая глубокие последствия для медицины, от разработки новых генных терапий до улучшения методов лечения.