Учёные составили карту изменений генетических сетей, вызванных повреждением ДНК

Международная группа учёных под руководством исследователей из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые задокументировала, как клеточная генетическая сеть полностью перестраивается в ответ на стресс, вызванный повреждающими ДНК агентами. Для этого использовалась новая технология — «карты дифференциального эпистаза».

Исследование, которое будет опубликовано 3 декабря в журнале Science, знаменует собой крупный технологический скачок от простого составления списков генов к описанию того, как эти гены активно взаимодействуют друг с другом.

«Поведение клетки динамично, но генетические сети, управляющие этим поведением, изучались в основном только в нормальных, "тепличных" лабораторных условиях, — сказал Трей Айдекер, профессор медицины и биоинженерии. — Эта работа — следующая веха. Она показывает, что мы можем картировать, как генетические сети в клетках перепрограммируются в ответ на стимулы, выявляя функциональные взаимосвязи, которые остались бы незамеченными при других подходах».

Эпистаз относится к взаимодействию генов и тому, как они подавляют, усиливают или изменяют функции друг друга. Для создания карты дифференциального эпистаза учёные сосредоточились примерно на 400 генах, управляющих сигнальными путями в клетке дрожжей. Они создали 80 000 двойных мутантных клеточных линий, каждая из которых имела мутации в разной паре из 400 генов. Когда двойные мутантные клетки растут намного медленнее или быстрее, чем ожидалось, считается, что эти мутантные гены взаимодействуют.

Чтобы создать дифференциальную карту, взаимодействия идентифицировали как до, так и после воздействия соединения, повреждающего ДНК (аналогичного препаратам, используемым в химиотерапии). Затем эти две сети вычитали одну из другой, чтобы выявить различия. Примечательно, что исследователи обнаружили, что большинство взаимодействий, выявленных с препаратом, отсутствовали без него, и наоборот. Другими словами, генетическая сеть была полностью перепрограммирована повреждением ДНК.

Динамическая природа этих сетей одновременно и вдохновляет, и огорчает. Учёные надеялись, что клеточные сети могут не сильно меняться в разных условиях или от клетки к клетке. То, что они это делают, указывает на большие сложности впереди.

«Проект "Геном человека" идентифицировал 30 000 генов и их варианты у разных людей. Однако он совершенно не даёт ответа на вопрос, как эти разные гены взаимодействуют, образуя молекулярные машины, которые управляют клеткой и её реакциями. Теперь у нас есть список деталей, но нам также необходимо понять сеть, соединяющую все эти части, и как её чинить во время болезни», — отметил Айдекер.