Неожиданное поведение факторов транскрипции ставит под сомнение теории регуляции генов

Новое исследование лаборатории профессора Эллен Ротенберг из Калифорнийского технологического института показывает, что ключевые белки, регулирующие гены в развивающихся Т-клетках, ведут себя не так, как предполагалось ранее. Это открытие может потребовать пересмотра существующих теорий регуляции генов.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences 21 января 2021 года, сосредоточено на двух факторах транскрипции — Runx1 и Runx3. Эти белки, подобно «рукам», регулирующим диммерные переключатели, связываются с геномом, чтобы усиливать или ослаблять экспрессию генов в процессе превращения клеток-предшественников в Т-клетки.

Ключевые открытия:

• Несоответствие уровней: Несмотря на то, что уровни самих факторов Runx остаются постоянными на протяжении развития Т-клеток, большинство регулируемых ими генов резко меняют свою экспрессию. Это противоречит классической теории, согласно которой активность фактора транскрипции должна коррелировать с уровнем его генов-мишеней.
• Динамическое связывание: Позиции, где факторы Runx связываются с геномом, значительно меняются со временем. Факторы «переключают внимание» с одного набора генов на другой, причем часто большие группы белков Runx одновременно покидают одни участки ДНК и перемещаются к новым, удаленным кластерам.
• Взаимное замещение: Ранее считалось, что Runx не важны для раннего развития Т-клеток, так как удаление одного из них не давало заметного эффекта. Новое исследование показало, что Runx1 и Runx3 могут замещать функции друг друга. Серьезные последствия проявляются только при удалении обоих факторов, что и продемонстрировала команда Ротенберг.

Значение исследования:

• Работа раскрывает сложную и динамичную роль факторов Runx в регуляции «невероятно важных» генов для развития Т-клеток.
• Она ставит новые вопросы о механизмах, контролирующих «развертывание» факторов транскрипции и их взаимодействие с архитектурой генома.
• Результаты показывают, что факторы транскрипции более универсальны в своих действиях, чем предполагалось, что имеет большое значение для моделирования генетических сетей.

Понимание точной регуляции этих генов важно не только для иммунологии, но и для онкологии, так как их неправильная работа связана с развитием Т-клеточного лейкоза.