Доступность хроматина: новый путь для редактирования генов

Исследователи из Nano Life Science Institute (WPI-NanoLSI) Университета Канадзавы изучили феномен доступности хроматина — эндогенных путей доступа к геномной ДНК — и его использование в качестве инструмента для редактирования генов.

ДНК защищена от нежелательных модификаций, формируя структуры нуклеосомы, где нити ДНК намотаны на гистоновые белки. Эта спиральная форма ограничивает доступ молекул к ДНК. Однако для жизненно важных функций, таких как репарация ДНК, определённым белкам необходим доступ к этим участкам. Этот феномен, известный как «доступность хроматина», включает множество ещё неизвестных белков.

Команда под руководством Юсуке Миянари использовала комбинацию двух технологий:

  • CRISPR скрининг — для подавления функции нужного набора генов.
  • ATAC-see — для идентификации генов, важных для доступности хроматина.

Этот подход позволил выявить новые пути и отдельных участников, влияющих на доступность хроматина — как положительно, так и отрицательно.

Ключевое открытие: белок TFDP1 оказывает отрицательное влияние на доступность хроматина. Его подавление привело к значительному увеличению доступности хроматина и уменьшению нуклеосом. Механизм действия TFDP1 связан с регуляцией генов, ответственных за производство определённых гистоновых белков.

Биотехнологическое применение

Исследователи изучили практическое применение этого открытия:

  1. Редактирование генов CRISPR/Cas9: делеция (удаление) TFDP1 облегчила процесс редактирования генов.
  2. Расширение зоны доступа: обычно доступность хроматина происходит в нуклеосом-деплетированных регионах (NDR). Подавление TFDP1 привело к её увеличению не только в NDR, но и в других областях.
  3. Клеточное репрограммирование: деплеция TFDP1 помогла процессу преобразования обычных клеток в стволовые.

Вывод исследования: «Наша работа показывает значительный потенциал манипулирования доступностью хроматина как новой стратегии для улучшения биологических приложений на основе ДНК, включая редактирование генома и клеточное репрограммирование».