Открытие в эпигеномике раскрывает новую информацию о жировых клетках

Исследователи создали "карту" гистоновых модификаций в жировых клетках и обнаружили два новых фактора, регулирующих образование жира. Это ключевой шаг к лучшему пониманию ожирения, диабета и других метаболических расстройств. Исследование под руководством специалистов из Медицинского центра Бет Исраэль Диконесс (BIDMC) и Института Броуда опубликовано в выпуске журнала Cell от 1 октября.

Жировые клетки (адипоциты) играют ключевую роль в регуляции метаболизма, контролируя баланс липидов и глюкозы. Чтобы понять, как адипоциты контролируют гены, обеспечивающие их специализированные функции, ученые обратились к эпигеномике, а именно к гистоновым модификациям.

ДНК плотно намотана на белки-гистоны, которые со временем могут накапливать химические модификации или "метки". Эти метки указывают клетке, какие гены включать или выключать. Составление карты этих модификаций дает важные сведения, недоступные традиционными методами.

В отличие от предыдущих работ, изучавших жировые клетки в единственный статичный момент времени, это новое исследование картировало несколько гистоновых модификаций на протяжении всего процесса развития жировой клетки. Для этого использовалась техника ChIP-Seq (хроматин-иммунопреципитация с последующим массовым параллельным секвенированием). Этот метод позволяет секвенировать десятки миллионов коротких фрагментов ДНК (в данном случае — ДНК, связанной с модифицированными гистонами) и собрать результаты в целостную картину генома. Помимо отслеживания этих гистоновых меток во времени, ученые также сравнивали их у разных видов.

"Наше исследование рассматривало как клетки мыши, так и клетки человека, — объясняет старший автор Эван Розен. — Это ключевой момент, потому что каждый тип клеток может накапливать гистоновые метки, не имеющие отношения к дифференцировке жировых клеток. Сравнивая две разные модели, мы смогли отсеять лишнее и сосредоточиться на эпигенетических метках, которые появлялись в обоих типах клеток".

В результате сформировался "базовый" набор гистоновых модификаций, который лег в основу "дорожной карты" для ученых. Используя эту новую карту, исследователи обнаружили два транскрипционных фактора (белки, контролирующие копирование ДНК в РНК), которые регулируют образование жировых клеток.

"Мы нашли два новых транскрипционных фактора — SRF и PLZF — участвующих в развитии жировых клеток, — говорит Розен. — Мы продемонстрировали, как эпигеномная "дорожная карта" может быть использована для выявления биологических закономерностей, которые нельзя было предсказать никакими другими способами".

Последующие эксперименты подтвердили роль этих белков в развитии жировых клеток:

• При снижении уровня белка SRF или PLZF жировые клетки образовывались быстрее.
• И наоборот, при увеличении количества любого из этих белков развитие жировых клеток прекращалось.

"Хотя эти конкретные исследования были сосредоточены на развитии жировых клеток, у нас есть основания полагать, что SRF и PLZF могут быть вовлечены и в работу зрелых жировых клеток", — отмечает Розен. Это означает, что новые данные потенциально могут повлиять на понимание метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2-го типа.

"Огромные издержки ожирения и метаболических болезней, как для здоровья, так и с финансовой точки зрения, делают биологию адипоцитов все более важной, — добавляет он. — Благодаря этим новым открытиям мы лучше понимаем нормальное развитие жировых клеток. В дальнейшем мы сможем сравнивать нормальные жировые клетки с клетками при патологических состояниях. Если мы лучше поймем, почему жировые клетки ведут себя так, а не иначе, мы сможем работать над созданием методов лечения ожирения или диабета".