Атлас хроматина человека: ключ к «темной материи» ДНК

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего создали атлас хроматина человеческого генома на уровне единичных клеток. Хроматин — это комплекс ДНК и белков в клетках эукариот. Его открытые конфигурации в определенных ядрах клеток указывают на ключевые регуляторные элементы генов. Точное определение этих доступных регионов хроматина в разных типах тканей — важный шаг к пониманию роли некодирующей ДНК в здоровье и болезнях человека.

Результаты опубликованы 12 ноября 2021 года в журнале Cell.

Проблема «непрочитанной книги жизни»

Человеческий геном был секвенирован 20 лет назад, но интерпретация 98% некодирующей последовательности ДНК остается сложной задачей. В ней заложена информация о регуляции генов, но «книга кодов» для ее расшифровки отсутствует.

Масштаб исследования

Ученые проанализировали более 600 000 человеческих клеток из 30 типов взрослых тканей и 15 типов фетальных тканей. Это позволило описать состояние хроматина примерно в 1,2 миллиона кандидатных цис-регуляторных элементов в 222 различных типах клеток.

Цис-регуляторные элементы и болезни

Именно вариации в некодирующей ДНК, содержащей цис-регуляторные элементы, являются ключевым драйвером многих комплексных заболеваний (диабет, болезнь Альцгеймера, аутоиммунные заболевания). Риск-варианты в этих регионах могут нарушать функцию регуляторных элементов и приводить к дисрегуляции экспрессии генов в специфичных для болезни типах клеток.

Значение атласа

Созданный ресурс:

• Определяет типы клеток, релевантные для 240 сложных признаков и заболеваний.
• Аннотирует риск неблагоприятных вариантов в некодирующей ДНК.
• Позволяет изучать различия одних и тех же типов клеток (например, фибробластов или иммунных клеток) в разных тканевых микроокружениях.

Этот атлас открывает новые возможности для изучения механизмов широкого спектра человеческих болезней.