Новый механизм контроля генов в эмбриональных стволовых клетках

Исследователи из Университета Фрайбурга (кластер CIBSS) открыли ранее неизвестный механизм точного контроля активации генов на ранних стадиях развития эмбриона. Пионерные транскрипционные факторы Pou5f3 и Nanog у рыбок данио могут не только совместно активировать гены, но и блокировать активность друг друга, предотвращая преждевременную экспрессию генов, необходимых на более поздних этапах.

Два режима взаимодействия: как два ключа и замок

• Синергетический режим: Факторы Pou5f3 и Nanog совместно активируют ранние гены.
• Антагонистический режим: Факторы блокируют экспрессию сотен генов на ранних стадиях, если активировать их может только один из них.

Выбор режима зависит от последовательности ДНК, к которой они прикрепляются. Доктор Дарья Онищчук сравнивает это с двумя ключами и замком: если один ключ входит в замочную скважину, но не может её повернуть, он блокирует доступ для правильного ключа.

Междисциплинарный подход и общая модель

Для открытия группа биологов под руководством Онищчук провела генетические анализы, а группа теоретического физика профессора Йенса Тиммера создала математическую модель регуляции. Использованные формулы были простыми и общими — их структура одинакова для любых транскрипционных факторов, меняются лишь значения параметров.

«Теперь мы гораздо больше знаем о механизмах, благодаря которым транскрипционные факторы функционируют в зависимости от контекста», — резюмирует Онищчук.

Медицинская значимость

Млекопитающие аналоги этих факторов — Oct4 и Nanog — имеют высокое медицинское значение, так как необходимы для получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК). Технология создания иПСК из соматических клеток, отмеченная Нобелевской премией 2012 года, обладает большим потенциалом для регенеративной медицины.

Исследование опубликовано в Nature Communications.