Ученые раскрыли функциональный ландшафт жизненно важных генов

Ученые из Института Уайтхеда и Института Броуда систематически оценили функции более 5000 жизненно важных генов человека с помощью нового метода скрининга на основе пулов и визуализации. Их анализ использует CRISPR/Cas9 для нокаута генов и представляет собой первый в своем роде ресурс для понимания и визуализации функции генов в широком спектре клеточных процессов с пространственным и временным разрешением.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Cell, охватывают более 31 миллиона отдельных клеток и включают количественные данные по сотням различных параметров, позволяющие прогнозировать, как гены работают и взаимодействуют.

Метод объединяет два подхода: крупномасштабные скрининги с использованием CRISPR/Cas9 и визуализацию клеток для выявления количественных и качественных различий. Он также является менее затратным по сравнению с другими методами.

Масштаб исследования

Ученые оценили функции 5072 жизненно важных генов в линии человеческих клеток. Они проанализировали четыре маркера: ДНК, реакцию на повреждение ДНК и два важных структурных белка — актин и тубулин.

Помимо первичного скрининга, был проведен дополнительный, сфокусированный примерно на 200 генах, участвующих в делении клеток (митозе). Эти гены были выявлены в начальном скрининге, но ранее не ассоциировались с митозом.

Результаты и ресурс

На основе многомерных данных работа предоставляет своего рода клеточный "отпечаток пальца" для каждого проанализированного гена. Используя сложные вычислительные методы кластеризации, исследователи могут сравнивать эти отпечатки и строить потенциальные регуляторные взаимосвязи между генами.

Все данные доступны через специальный веб-сайт Vesuvius и представляют собой ресурс для других ученых.

Ключевое открытие

Среди множества открытий — неожиданная роль ионных каналов в митозе. Два гена, AQP7 и ATP1A1, были идентифицированы как участвующие в правильном расхождении хромосом. Эти гены кодируют мембранные белки, транспортирующие ионы.

"За все годы моей работы над митозом я никогда не предполагал, что ионные каналы вовлечены в этот процесс", — отметил старший автор исследования Иэн Чизмен.