Ретротранспозоны формируют хроматиновый ландшафт эмбриона
Ретротранспозоны — повторяющиеся элементы, составляющие почти половину генома млекопитающих. Несмотря на распространённость, их роль считалась незначительной. Учёные из Helmholtz Zentrum München совместно с коллегами из США показали в Nature Genetics, что ретротранспозоны играют важную роль в эмбриональном развитии.
Исследователи изучили роль элементов LINE1 (L1) — самого распространённого семейства ретротранспозонов у млекопитающих. «Мы знали, что L1-элементы активно экспрессируются на ранних стадиях эмбриогенеза, и хотели выяснить, важна ли эта транскрипция для процессов в раннем эмбрионе», — говорит руководитель исследования профессор Мария Елена Торрес-Падилья.
«Критически важны для развития эмбриона»
В экспериментальной модели пик экспрессии L1 наблюдался на стадии 2 клеток, после чего экспрессия снижалась к моменту имплантации эмбриона в матку. Используя искусственно созданные транскрипционные факторы (TALE), учёные блокировали или усиливали экспрессию L1. «Мы обнаружили, что как избыточная, так и недостаточная экспрессия L1 останавливала развитие, — объясняет первый автор работы доктор Джоанна Яхович. — Это означает, что точное время и уровень экспрессии ретротранспозонов критически важны для развития эмбриона».
Неожиданно механизм этой регуляции оказался независимым от кодирующей природы транскрипта и от ретротранспозиции — способности элементов «перепрыгивать» в другие части генома. Вместо этого учёные обратили внимание на хроматин. Экспрессия L1 делала хроматин более открытым, а её подавление — более плотно упакованным.
«Эти результаты выявляют новую роль ретротранспозонов в формировании хроматинового "ландшафта", необходимого для ранней программы развития, — поясняет Торрес-Падилья. — Ранее считалось, что активация ретротранспозонов — просто побочный эффектом ремоделирования хроматина после оплодотворения (эпигенетического репрограммирования). Наше исследование показывает, что L1-элементы специфически регулируют доступность хроматина, что необходимо для корректной программы развития».
В будущем учёные планируют исследовать этот процесс дальше и выяснить, имеют ли другие транспозоны схожие функции. «Наша цель — понять процессы, происходящие в раннем эмбрионе, — добавляет Торрес-Падилья. — Это особенно важно для регенеративной медицины, которая стремится создавать различные типы клеток и органов в чашке Петри для терапевтического использования».