Новый инструмент для изучения гистонового кода на основе плодовой мушки

Ученые из Университета Северной Каролины создали новый исследовательский инструмент на основе плодовой мушки (Drosophila), чтобы помочь расшифровать гистоновый код. Этот инструмент позволит лучше понять функцию гистоновых белков, которые играют ключевую роль в регуляции экспрессии генов у животных и растений.

Работа, опубликованная в журнале Developmental Cell, открывает путь к экспериментам, которые, как ожидается, раскроют новую биологию, важную для целого ряда состояний, таких как неврологические заболевания, диабет, ожирение и особенно рак, ставший горячей точкой эпигенетических исследований.

Преодоление ограничений предыдущих моделей

До сих пор много эпигенетических исследований проводилось на дрожжах — одноклеточных организмах. Однако сложные организмы, такие как плодовые мушки, мыши и люди, имеют большую потребность в эпигенетической регуляции из-за клеточной дифференцировки. В животных клетках ферменты, модифицирующие гистоны, часто выполняют более одной функции.

Главная техническая проблема заключалась в том, что у животных множество генов гистонов разбросано по геному, что делает невозможной их замену на "дизайнерские" версии без повреждения других жизненно важных генов.

Уникальное преимущество плодовой мушки

У плодовой мушки все гены гистонов расположены в одном месте хромосомы. Это позволило исследователям во главе с Грегом Матерой, Робертом Дуронио и Дэниелом МакКеем удалить нормальные гены гистонов и заменить их специально созданными "дизайнерскими" генами. Эти новые гены были сконструированы так, чтобы не могли быть мишенями для эпигенетических модификаций (химических меток) со стороны специфических ферментов.

Неожиданное открытие

Исследователи протестировали новый инструмент. В одном случае, "сломав" гистоновый белок, они получили ожидаемый результат. Однако в другом эксперименте, когда они изменили ген гистона так, чтобы конкретный фермент не мог его модифицировать, результат оказался неожиданным.

Ранее в клетках млекопитающих было показано, что мутация этого фермента приводит к гибели клеток, так как они не могут реплицироваться. Но в модели с плодовой мушкой, когда была изменена мишень фермента (гистон), мухи выжили и развивались нормально. Это означает, что фермент, жизненно важный для организма, должен иметь другую, еще неизвестную мишень.

"Должен быть другой носитель эпигенетической информации, о котором мы еще не знаем", — заключили авторы.

Это исследование демонстрирует, что "эпигенетическая поваренная книга" для дрожжей проста, а для человека (генетически близкого к плодовой мушке) — гораздо объемнее, сложнее и полна скрытых "ингредиентов", которые еще предстоит открыть. Новый инструмент дает ученым возможность проверять эти "рецепты".