Визуализация генома: каталогизация фундаментальных процессов жизни

Группа исследователей под руководством доктора Рафаэля Карсасо Саласа из Департамента генетики объединила высокоразрешающую 3D конфокальную микроскопию и компьютерный автоматизированный анализ изображений, чтобы одновременно исследовать геном дрожжей Schizosaccharomyces pombe в отношении трёх ключевых клеточных процессов: формы клетки, организации микротрубочек и прогрессии клеточного цикла. Микротрубочки — это небольшие трубчатые структуры, которые помогают клеткам делиться и придают им структуру.

Из 262 генов, функции которых команда описывает в исследовании, опубликованном в журнале Developmental Cell, две трети впервые связаны с этими процессами, а треть вовлечена в несколько процессов одновременно.

"Более чем через десять лет после публикации генома человека, так называемой 'Книги жизни', у нас до сих пор нет прямых доказательств функций, выполняемых половиной генов во всех видах, чьи геномы были секвенированы, — объясняет доктор Карсасо Салас. — У нас нет 'каталога' генов, участвующих в клеточных процессах, и их функций, хотя эти процессы фундаментальны для жизни. Их лучшее понимание в конечном итоге может открыть новые направления исследований для лекарств, нацеленных на эти процессы, таких как химиотерапевтические препараты".

Используя междисциплинарную стратегию, на разработку которой у команды ушло более четырёх лет, исследователи смогли манипулировать одним геном за раз в геноме S. pombe и одновременно наблюдать, как это влияет на три клеточных процесса. S. pombe используется как модельный организм, поскольку это одноклеточный организм, тогда как большинство организмов многоклеточны. При этом многие из его самых фундаментальных генов выполняют ту же функцию у людей, например, в развитии клеток.

Эта методика позволила исследователям не только идентифицировать функции сотен генов в геноме, но и впервые систематически изучить, как эти процессы могут быть связаны. Например, они обнаружили у дрожжей — и, что важно, подтвердили в человеческих клетках — ранее неизвестную связь между контролем стабильности микротрубочек и механизмом, который восстанавливает повреждения ДНК. Многие традиционные методы терапии рака нацелены на стабильность микротрубочек или повреждение ДНК, и хотя в научной литературе есть свидетельства того, что препараты, воздействующие на оба процесса, могут взаимодействовать, причина этого была неясна.

"Как сама методика, так и данные, которые она производит, вероятно, станут очень ценным ресурсом для научного сообщества в будущем, — добавляет доктор Карсасо Салас. — Она позволяет нам пролить свет на 'чёрный ящик' генома и узнать новую, захватывающую информацию о базовых строительных блоках жизни и сложных способах их взаимодействия".