Ученые расшифровали "алфавит" регуляции генов

Исследователи из Каролинского института в Швеции сделали крупный шаг к пониманию того, как регулируются гены человека. В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, они определили последовательности ДНК, которые связываются с более чем четырьмя сотнями белков, контролирующих экспрессию генов. Эти знания необходимы для понимания того, как различия в геномах отдельных людей влияют на их риск развития заболеваний.

После секвенирования генома человека в 2000 году надеялись, что знание полной последовательности ДНК быстро приведет к медицинским преимуществам, таким как новые лекарства и инструменты для выявления людей с риском заболеваний. Однако это оказалось сложнее, чем ожидалось, отчасти потому, что можно было прочитать только 1% генома, кодирующий белки. Оставшуюся часть, которая во многом описывает, как эти белки должны экспрессироваться в разных клетках и тканях, понять не удавалось. Причина — ученые не знали, какие последовательности ДНК функциональны и связываются со специфическими белками, называемыми факторами транскрипции, которые регулируют экспрессию генов.

"Геном похож на книгу, написанную на иностранном языке: мы знаем буквы, но не понимаем, почему геном человека делает человека, а геном мыши — мышь", — говорит профессор Юсси Тайпале, руководивший исследованием. — "Еще менее понятно, почему у одних людей выше риск развития распространенных заболеваний, таких как болезни сердца или рак".

Геном человека кодирует примерно 1000 факторов транскрипции. Они специфически связываются с короткими последовательностями ДНК и контролируют производство других белков. В работе, опубликованной в Cell, ученые описывают последовательности ДНК, связывающиеся с более чем 400 такими белками, что составляет примерно половину всех факторов транскрипции человека. Данные были получены с помощью нового метода, использующего современный секвенатор ДНК, который производит сотни миллионов последовательностей, обеспечивая беспрецедентную точность и надежность результатов.

Кроме того, специфичность связывания факторов транскрипции человека сравнили с мышиной. Неожиданно различий не обнаружили. По мнению ученых, это говорит о том, что базовый механизм экспрессии генов у человека и мыши схож, а различия в размере и форме вызваны не различиями в самих белках-факторах транскрипции, а наличием или отсутствием специфических последовательностей ДНК, с которыми они связываются.

"В целом эта работа представляет собой большой шаг к расшифровке кода, контролирующего экспрессию генов, и предоставляет бесценный ресурс ученым по всему миру для дальнейшего понимания функции всего генома человека", — говорит профессор Тайпале. — "Возросшая способность читать геном также улучшит наши возможности переводить быстро накапливающуюся геномную информацию в медицинские преимущества".