Новый метод улавливания короткоживущих молекул РНК показывает, как в клетках координируется транскрипция генов

Исследователи MIT разработали новый метод, позволяющий наблюдать за временем активации генов и энхансеров в отдельной клетке. Это помогает определить, какие энхансеры (усилители экспрессии генов) контролируют какие гены.

Проблема и решение

• Проблема: Энхансеры часто расположены далеко от регулируемых ими генов, что затрудняет картирование их взаимодействий. eРНК (энхансерная РНК), которая транскрибируется при активности энхансера, существует в малых количествах, быстро деградирует и не имеет поли-А хвоста для выделения.
• Решение: Ученые использовали клик-химию. Они вводили в клетки нуклеотиды с одной «клик-ручкой», которые встраивались в растущие цепи eРНК. Затем РНК извлекали с помощью метки с комплементарной «ручкой», очищали, амплифицировали и секвенировали. Метод позволяет захватить около 10% eРНК из конкретной клетки.

Результаты и применение

• На примере эмбриональных стволовых клеток мыши метод позволил определить, какие гены и энхансеры транскрибируются примерно в одно и то же время, основываясь на длине молекулы РНК и скорости работы РНК-полимеразы.
• Удалось подтвердить несколько известных пар «ген-энхансер» и составить список из ~50 000 потенциальных пар для дальнейшей проверки.
• Значение: Создание карт «ген-энхансер» критически важно для понимания биологии развития, рака (где нарушаются регуляторные программы) и генетических заболеваний. Многие мутации, связанные с болезнями (например, волчанкой), находятся в некодирующих регионах, которые могут быть энхансерами.
• Метод также предоставляет доказательства в пользу теории, что транскрипция генов контролируется безмембранными каплями (конденсатами), в состав которых может входить eРНК.

Исследование опубликовано в Nature. Ведущий автор — научный сотрудник MIT Д.Б. Джей Махат, старший автор — почетный профессор Института MIT Филлип Шарп.