Исследование раскрывает влияние "мусорной ДНК" на экспрессию генов

Новое исследование показывает, как короткие тандемные повторы (STRs), составляющие около 5% генома человека, напрямую влияют на активность генов. Ранее было известно, что изменения в этих некодирующих участках коррелируют с изменениями в экспрессии генов, но механизм оставался неясным.

Ключевое открытие: Учёные выяснили, что последовательность STRs вокруг мотива связывания (предпочитаемой последовательности ДНК) влияет на то, как белки-транскрипционные факторы присоединяются к ДНК для регуляции генов.

• Метод: Исследователи использовали специализированные анализы, чтобы провести тысячи параллельных экспериментов, сравнивая, насколько прочно транскрипционные факторы связываются с различными последовательностями ДНК.
• Результат: Изменение последовательности STRs вокруг мотива может оказывать до 70-кратное влияние на силу связывания транскрипционного фактора.
• Механизм: Эксперименты с мутированными транскрипционными факторами показали, что эти белки напрямую взаимодействуют как с мотивом, так и с окружающими его тандемными повторами через свой ДНК-связывающий домен.

Значение для медицины: Полученные данные помогают понять роль некодирующей ДНК в сложных полигенных заболеваниях, таких как аутизм, шизофрения, рак и болезнь Крона.

"Мы предполагаем, что изменения в коротких тандемных повторах между индивидуумами приводят к разному количеству связывания транскрипционных факторов, что ведёт к изменениям в экспрессии генов, которые могут быть связаны с этими заболеваниями", — говорит ведущий автор Коннор Хортон.

На основе более 6000 экспериментов команда создала модель, описывающую правила связывания транскрипционных факторов. Эта модель не только объясняет влияние STRs, но и в целом помогает понять, как регулируется экспрессия генов, открывая путь для новых экспериментов по изучению генетических рисков заболеваний.

Исследование опубликовано 22 сентября в журнале Science.