Обнаружен механизм "разблокировки" недоступных генов

Международная группа биологов выяснила, как специализированные ферменты изменяют структуру чрезвычайно конденсированного генетического материала в ядре клетки, чтобы контролировать, какие гены могут быть использованы. Открытие будет опубликовано в печатном издании журнала Nature 4 февраля 2016 года.

Известно, что ДНК в клетках обёрнута вокруг белков в структурах, называемых нуклеосомами, которые напоминают бусы на нити. Это позволяет генетическому материалу складываться и уплотняться в структуру под названием хроматин. "Мы знали, что компактизация в хроматин делает гены недоступными для клеточного аппарата, необходимого для экспрессии генов. Мы также знали, что ферменты открывают хроматин, определяя, какие гены доступны и могут экспрессироваться в клетке. Но до сих пор мы не знали механизма, по которому работают эти ферменты", — сказал Б. Франклин Пью, профессор молекулярной биологии и биохимии в Университете штата Пенсильвания, один из двух авторов-корреспондентов статьи.

Открытие стало результатом международного сотрудничества учёных из Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии (Франция), Национального центра научных исследований (Франция), Университета Париж-Юг (Франция), Южного медицинского университета в Гуанчжоу (Китай) и Университета штата Пенсильвания (США).

Исследователи сначала картировали расположение нескольких "ферментов-реорганизаторов хроматина" по всему геному эмбриональных стволовых клеток мыши. Картирование показало, что эти ферменты связываются с определёнными нуклеосомами ("бусинами") на участках свёрнутой ДНК, расположенных непосредственно перед началом последовательности гена. Эти участки важны, потому что именно здесь начинается процесс экспрессии генов — где другие белки, необходимые для этого процесса, объединяются, чтобы "включить" ген.

Затем учёные проверили, как ферменты-реорганизаторы хроматина влияют на экспрессию генов, снижая количество каждого из этих ферментов в эмбриональных стволовых клетках. Они обнаружили, что одни ферменты способствуют экспрессии генов, другие подавляют её, а третьи могут делать и то, и другое.

"Правильная экспрессия генов необходима для определения идентичности и функции различных типов клеток в ходе эмбрионального развития и взрослой жизни", — сказал Пью. "Ферменты-реорганизаторы хроматина помогают каждому типу клеток точно экспрессировать нужный набор генов, разрешая или блокируя доступ к критическому участку ДНК в начале генов".