Новое исследование раскрывает механизм регуляции транскрипции генов в клетках млекопитающих
Международная группа исследователей под руководством Юйджуаня Руана из Института генома Сингапура A*STAR раскрыла ключевой механизм, с помощью которого хроматин регулирует активность генов.
Ученые разработали передовую технологию секвенирования — Chromatin Interaction Analysis with Paired-End-Tag (ChIA-PET) — для картирования долгосрочных взаимодействий между участками хроматина в масштабе всего генома. Технология анализирует различные регуляторные последовательности ДНК, включая энхансеры и промоторы, которые регулируют экспрессию генов, связываясь с ферментом RNA polymerase II (RNAPII).
В ходе первоначального анализа было выявлено около 20 миллионов взаимодействий. Их разделили на три категории:
- Взаимодействия между промоторами и близлежащими последовательностями ДНК в пределах одного гена.
- Взаимодействия между промоторами и энхансерами (расположенными вне гена на той же хромосоме).
- Взаимодействия между промоторами разных генов.
Исследователи обнаружили, что взаимодействующие гены не только экспрессируются, но и регулируются скоординированным образом. Генетические ошибки в одном гене могут распространяться на другие гены, взаимодействующие с ним. Это может объяснять, почему некоторые генетические заболевания оказывают широкий спектр эффектов на пациентов.
Также было установлено, что взаимодействия между промоторами могут иметь комбинаторный эффект. Например, некоторые слабые промоторы могут функционировать как энхансеры для регуляции других промоторов через взаимодействия. Это ставит под вопрос классическое определение промотора.
Наблюдаемые в исследовании мультигенные комплексы, в принципе, схожи с «оперонами», обнаруженными в бактериальных хромосомах, где кластер генов контролируется одним промотором.
«Наши результаты показывают, что хотя гены в геноме человека расположены далеко друг от друга, связанные гены фактически организованы посредством дальнодействующих хроматиновых взаимодействий и конформаций хромосом более высокого порядка», — говорит Руан.
Это открытие механизма может привести к новому пониманию генетических элементов, лежащих в основе заболеваний человека.