Как факторы транскрипции исследуют геном

Факторы транскрипции (ТФ) — это белки, регулирующие транскрипцию генов. Они работают, исследуя весь геном и связываясь со специфичными регуляторными участками, чтобы «включать» или «выключать» гены. Известно, что ТФ связываются не только со специфичными последовательностями ДНК, но и неспецифично — с любым её участком.

Это неспецифичное связывание может значительно повысить способность ТФ находить свои целевые сайты, позволяя им «скользить» вдоль ДНК. Однако оставалось неясным, как более 1500 человеческих ТФ различаются по эффективности поиска в массивном геноме.

Исследователи из лаборатории Давида Сутера в Институте биоинженерии EPFL нашли способ предсказать эффективность, с которой разные ТФ сканируют геном в живых клетках. Учёные изучили 501 ТФ у мыши, проанализировав, как они связываются с митотическими хромосомами — свойство, связанное со способностью ТФ к неспецифичному связыванию с ДНК.

С помощью экспериментов по фотообесцвечиванию и визуализации одиночных молекул учёные обнаружили, что движение ТФ в ядре и эффективность поиска их сайтов связывания можно предсказать по связыванию с митотическими хромосомами.

Совместив эти эксперименты с картированием ТФ во всём геноме, они выяснили, что разные ТФ различаются на три порядка величины по способности находить свои сайты. Таким образом, ТФ с сильными свойствами неспецифичного связывания ДНК ассоциируются с митотическими хромосомами, медленно движутся в ядре и особенно эффективно находят специфичные последовательности для регуляции экспрессии генов.

«Факторы транскрипции сильно различаются по способности сканировать геном для поиска своих специфичных сайтов связывания, и эти различия можно предсказать, просто посмотрев, насколько сильно они связываются с митотическими хромосомами», — говорит Давид Сутер. — «Наиболее эффективные в поиске по геному ТФ могут вызывать широкие изменения в паттернах экспрессии генов даже при низкой концентрации и, следовательно, быть особенно важными для процессов определения судьбы клетки».