Геномные петли оказались недолговечными в живых клетках

Новое исследование MIT показало, что петли ДНК в хромосомах — гораздо более динамичные и короткоживущие структуры, чем считалось ранее. Это ставит под вопрос существующие модели, объясняющие, как петли регулируют экспрессию генов.

Динамика вместо статики

Учёные смогли впервые проследить за движением участка генома в живой клетке мыши в течение двух часов. Оказалось, что полностью сформированная петля существует лишь 3–6% времени, а её продолжительность жизни составляет всего 10–30 минут.

"Многие модели в этой области представляли собой картины статических петель... Мы предполагаем, что функциональное состояние этих доменов гораздо более динамично", — говорит один из старших авторов работы Андерс Сейр Хансен.

Новый взгляд на экструзию петель

Петли формируются в процессе экструзии с помощью белкового комплекса cohesin, а белок CTCF служит "стоп-сигналом". Новый метод позволил пометить сайты CTCF флуоресцентной меткой и визуализировать петли в динамике, а также создать вычислительный метод для анализа данных.

Исследование выявило, что хотя полностью сформированные петли редки, частично экструдированные петли присутствуют около 92% времени. Именно эти переходные состояния, а не конечная петля, могут играть ключевую роль в регуляции генов, помогая энхансерам и промоторам находить друг друга.

"Процесс экструзии сам по себе может быть важнее, чем полностью сформированное состояние петли, которое возникает лишь на короткое время", — отмечает соавтор Леонид Мирный.

Будущие направления

Поскольку изучен был только один из примерно 10 000 подобных петель в геноме, учёные планируют применить новую технологию к другим петлям в различных типах клеток. Также они намерены исследовать роль динамики петель в заболеваниях, таких как синдром FOXG1 или при экспрессии онкогена MYC.

Исследование опубликовано в журнале Science.