Одновременное картирование нескольких эпигенетических меток в одной клетке
Исследователи из Каролинского института и Стокгольмского университета разработали новую технологию, позволяющую одновременно исследовать несколько различных гистоновых меток в одной отдельной клетке и в тысячах клеток одновременно. Этот новый метод позволяет исследовать с гораздо большей детализацией, как клетки мозга мыши приобретают уникальные свойства и специализируются. Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.
«Эта техника — ступенька к пониманию того, как клетки могут переходить между различными состояниями», — говорит Марек Бартошович, ранее постдок на кафедре медицинской биохимии и биофизики Каролинского института, а теперь руководитель исследовательской группы в Стокгольмском университете.
Клетки в нашем теле могут сильно отличаться, но они наследуют общую генетическую информацию в форме ДНК. Чтобы приобрести различные свойства и специализации, клетки по-разному считывают и интерпретируют этот общий геном. Один из таких механизмов чтения ДНК включает белки, называемые гистонами, которые связаны с геномом. Гистоны имеют изменяемые поверхностные метки, которые несут несколько слоев эпигенетической информации. Эти модификации гистонов присутствуют в разных паттернах в геноме разных типов клеток. Это позволяет каждой клетке интерпретировать геномную информацию по-своему и, следовательно, приобретать разные свойства.
Nano CUT&Tag
Недавно несколько исследовательских групп, включая команду из Каролинского института, разработали методы, такие как single cell CUT&Tag, позволяющие изучать индивидуальные модификации гистонов на уровне одной клетки и в больших масштабах.
Теперь команда Каролинского института совершила новый скачок, разработав новую технологию — Nano CUT&Tag. Эта технология основана на новом классе молекул, называемых нанотелами. Нанотела — это небольшие белки, которые, как и антитела, с высокой специфичностью распознают другие белки, но они меньше по размеру и их легко сращивать с другими белками. Использование различных нанотел, сращенных с ферментом Tn5-транспозазой, позволило одновременно исследовать разные модификации гистонов в одной и той же клетке. Nano CUT&Tag дает уникальное представление о том, как клетка может, одновременно регулируя несколько слоев эпигенетической информации, интерпретировать геном для специализации и приобретения уникальной идентичности.
«Nano CUT&Tag, или Nano-CT, как мы его называем, позволил нам детально изучить, как клетки-предшественники в мозге специализируются в олигодендроциты — тип клеток, который является мишенью аутоиммунной атаки при рассеянном склерозе», — говорит Гонсало Каштелу-Бранку, профессор биологии глиальных клеток в Каролинском институте. «Эти новые механистические данные могут дать нам подсказки о том, как стимулировать восстановление популяции олигодендроцитов в контексте болезни».
«Теперь мы хотим дальше развивать Nano-CT, увеличивая спектр эпигенетических меток, которые он может исследовать», — говорит Марек Бартошович, который недавно основал свою исследовательскую группу в Стокгольмском университете, где будет заниматься разработкой технологий одно-клеточной эпигеномики в контексте раннего развития человеческого мозга.