Биологи выявили механизмы, контролирующие связывание транскрипционных факторов

Команда биологов определила, как транскрипционные факторы (ТФ), управляющие регуляцией генов, функционируют по-разному в эмбриональном развитии. Результаты помогают понять, как клетки приобретают различные функции по мере созревания зародыша.

«Основные принципы, выявленные в этой работе, важны для понимания того, как активность транскрипционных факторов контролирует развитие высших организмов, включая мышей и людей», — отмечает Стивен Смолл, профессор кафедры биологии Нью-Йоркского университета. — «Более конкретно, результаты открывают путь к лучшему пониманию того, как мутировавшие гены, мешающие работе транскрипционных факторов, могут вызывать серьёзные нарушения в эмбриональном развитии и приводить к ряду заболеваний, включая рак».

Исследование, опубликованное в журнале Genes & Development, также провели учёные из Гарвардской медицинской школы и Университета Джонса Хопкинса.

Ранее биологам было сложно точно понять, как транскрипционные факторы контролируют развитие эмбриона. Это связано с тем, что их сотни, и разные комбинации экспрессируются в отдельных типах клеток по мере развития.

Кроме того, предыдущие исследования давали противоречивые результаты. Например, биохимические эксперименты показали, что отдельные ТФ внутри одного семейства связываются с одной и той же последовательностью ДНК, но генетические эксперименты выявили, что в клетках развивающегося эмбриона они обладают очень разной активностью.

«Таким образом, правила, определяющие, где конкретный ТФ будет связываться в организме и, следовательно, какие гены-мишени он активирует, всё ещё неясны», — поясняет Смолл.

В исследовании, проведённом под руководством Рии Датты, постдока в Центре генетики развития Нью-Йоркского университета, учёные изучили два похожих ТФ (Bicoid [Bcd] и Orthodenticle [Otd]) у плодовой мушки Drosophila, которые, как было показано ранее, связываются с общей последовательностью ДНК (TAATCC).

Они напрямую картировали геномные области, с которыми связываются Bcd и Otd в эмбрионе, и показали, что некоторые области связываются обоими белками, а другие — только Bcd или Otd. Далее они показали, что каждый белок предпочитает связываться с последовательностями, отличающимися от общей TAATCC всего на одно основание. Наконец, связывание Bcd происходило только в геномных областях, содержащих сайты связывания для двух других ТФ, которые могут облегчать связывание Bcd.

Исследователи пришли к выводу, что данные выявили точный «последовательностный код» ДНК, который контролирует правильное функционирование ТФ в определении судьбы клеток в живом эмбрионе.