Перестройка хромосом не всегда влияет на работу генов

Исследователи из EMBL, изучая сильно перестроенные хромосомы плодовой мушки, показали, что трёхмерная организация генома (хроматиновая топология) не всегда контролирует экспрессию генов. Результаты, опубликованные 15 июля в Nature Genetics, демонстрируют разобщение между 3D-организацией генома и экспрессией генов.

Хромосомы разделены на домены (topologically associated domains, TADs). Энхансеры — регуляторные участки ДНК — часто находятся в одном домене со своими генами-мишенями. Существовало представление, что домены ограничивают активность энхансеров только генами внутри своего домена.

Чтобы систематически проверить это, учёные использовали генетические инструменты плодовой мушки для изучения мутантных хромосом с крупными перестройками. Они обнаружили, что изменения в хроматиновых доменах не позволяли предсказать изменения в экспрессии генов. Это означает, что помимо доменов должны существовать другие механизмы, контролирующие специфичность взаимодействий между энхансерами и их генами-мишенями.

Пересмотр устоявшихся взглядов

«Эти результаты ставят под сомнение общность текущей догмы в области, согласно которой хроматиновые домены (TADs) необходимы для ограничения функции энхансеров», — говорит руководитель исследования Айлин Фарлонг.

Было показано, что крупные изменения в 3D-организации генома оказывали удивительно слабое влияние на экспрессию большинства генов, по крайней мере в данном биологическом контексте. В то время как некоторые гены подвержены влиянию, многие оказались устойчивыми к перестройкам в их хроматиновом домене, и лишь небольшая доля генов чувствительна к таким изменениям топологии.

Энхансеры не так неразборчивы

Это открытие поднимает новые вопросы: какие именно другие механизмы контролируют взаимодействия? Многие энхансеры не являются «неразборчивыми»: они связываются не с любым геном, а с предпочтительными партнёрами.

Для дальнейшего изучения команда планирует использовать генетику, оптогенетику (технику контроля активности белков с помощью лазерного света) и методы single-cell. Это позволит изучить влияние большего числа нарушений хроматиновой топологии как в cis-, так и в trans-положении.