Новый инструмент для изучения сложных взаимодействий в геноме

Исследователи из Берлинского института биологии медицинских систем Центра Макса Дельбрюка (MDC-BIMSB) разработали технику под названием Genome Architecture Mapping (GAM), которая позволяет глубже изучить пространственную архитектуру генома. Как сообщается в новом исследовании в Nature Methods от лаборатории Помбо, GAM раскрывает информацию, невидимую при использовании только метода Hi-C — основного инструмента, разработанного в 2009 году для изучения взаимодействий ДНК.

Понимание организации ДНК раскрывает основы здоровья и болезней. Наши клетки упаковывают 2-метровый геном в ядро диаметром примерно 10 микрометров. Эта упаковка выполняется с высокой точностью, чтобы регуляторные участки ДНК контактировали с нужными генами в нужное время, включая и выключая их. Изменения трёхмерной конфигурации могут нарушить этот процесс и вызвать заболевание.

GAM предоставляет более сложную информацию

Такие методы, как Hi-C и GAM, позволяют учёным фиксировать и изучать взаимодействия между регуляторными последовательностями и генами. В Hi-C хроматин разрезается ферментами, а затем снова склеивается так, что при секвенировании выявляются двусторонние взаимодействия ДНК. В GAM, впервые описанном командой Помбо в Nature в 2017 году, учёные берут сотни тонких срезов ядер, каждый из отдельных клеток, и выделяют из них ДНК. Они секвенируют ДНК и статистически анализируют данные, чтобы определить, какие области взаимодействуют.

Используя эту технику, команда создала карту трёхмерных взаимодействий. Сравнив её с существующими 3D-картами генома, созданными с помощью Hi-C, они обнаружили множество новых взаимодействий. Это озадачило их, пока они не поняли, что с помощью GAM видят более сложные взаимодействия, когда несколько областей ДНК собираются вместе одновременно. Эти более сложные контакты содержат активные гены, регуляторные области и супер-энхансеры, которые регулируют важные гены, определяющие идентичность клетки.

Для сравнения, Hi-C фиксировал в основном двусторонние взаимодействия. Обе техники дополняют друг друга, поскольку два из трёх контактов, обнаруженных с помощью GAM, не были видны при использовании Hi-C — и наоборот.