Коллективное действие: Занятые генетические переключатели хранят ключи к истории клеток

Ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге обнаружили, что генетические переключатели — энхансеры — и активирующие их молекулы (факторы транскрипции) можно использовать как ключ к истории развития клетки, подобно фамилии в генеалогическом древе. Исследование, опубликованное в Cell, также предлагает новую модель работы энхансеров.

Изучая эмбрионы плодовой мушки (Drosophila melanogaster), ученые обнаружили, что в клетках сердечной мышцы факторы транскрипции присоединяются не только к «своим» активным энхансерам, но и к тем, которые должны быть активны только в соседних клетках мышц кишечника.

Это явление объясняется общим происхождением клеток: и сердечная, и кишечная мышца развиваются из одного пула клеток-предшественников. Энхансеры для обеих групп становятся доступными для факторов транскрипции уже на этой ранней стадии. Таким образом, общие занятые энхансеры могут указывать на родственные связи между клетками.

Примечательно, что в клетках сердца энхансеры кишечника заняты не «кишечными», а «сердечными» факторами транскрипции. Ученые выяснили, что факторы транскрипции способны присоединяться к энхансерам группами: одни связываются непосредственно с ДНК энхансера, а другие — с уже присоединенными факторами.

Это означает, что генетическая последовательность таких энхансеров может сильно варьироваться, но они активируются как единая группа. Такая стратегия отличается от двух ранее известных моделей работы энхансеров. Гибкость в последовательности позволяет энхансерам мутировать без катастрофических последствий, обеспечивая эволюционную пластичность.

Сейчас ученые EMBL исследуют пределы этой гибкости, изучая вариации между видами, в частности у другого вида плодовой мушки — Drosophila virilis, генетически столь же отличного от D. melanogaster, как человек от курицы.