Российские биологи нашли механизм, который позволяет считывать гены, недоступные в обычных условиях. Это возможно благодаря наличию в геноме последовательностей, которые узнают белки-блокаторы. Полученные результаты помогут лучше узнать механизмы экспрессии белков. Статья исследователей опубликована в журнале Scientific Reports.

Геномы содержащих ядро организмов связаны в конструкцию, которая состоит из ДНК, РНК и связующих белков и называется хроматином. Обычно хроматин можно разделить на две основные формы, которые отличаются возможностью считывания генетической информации. Нечитаемая часть — плотно намотанная на белки нить ДНК — называется гетерохроматином. Эухроматин состоит из свободных участков расплетенной ДНК, и его можно считывать для синтеза белков и РНК.

Достаточно долго исследователи считали, что гетерохроматин «молчит», то есть не должен содержать генетической информации, которая влияет на внешние признаки организма. По мере получения геномных данных различных организмов биологи показали, что гетерохроматин содержит как неактивные, так и активные районы. В последних есть гены, которые кодируют белки, поэтому особенности структуры гетерохроматина стали новым объектом для изучения. В частности, у дрозофилы в районах гетерохроматина, лежащего вблизи от пересечения частей хромосом, исследователи уже находили несколько сотен белок-кодирующих генов.

Ученые из МФТИ и Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН исследовали белок-кодирующие гены, которые расположены вблизи центромер хромосом, в так называемом прицентромерном гетерохроматине. Биологи показали, что рядом с этими генами располагаются инсуляторы — последовательности ДНК, с которыми связываются специальные белки, блокирующие сигнал, исходящий от геномного окружения.

Исследователи проанализировали гены, которые перемещались между эухроматином и гетерохроматином у дрозофил, виды которых разделены 40 миллионами лет эволюции. В результате анализа выяснилось, что последовательности ДНК, узнаваемые инсуляторными белками, сохраняются практически со всеми изученными генами вне зависимости от их расположения в разных частях хроматина.

«Мы предполагаем, что способность к локальной адаптации генов в гетерохроматиновых районах генома была предопределена содержанием инсуляторных сайтов в регуляторных областях этих генов у их общего предка. Кроме того, мы показали, что большинство гетерохроматиновых генов связано не с одним, а со многими инсуляторными белками, которые, возможно, компенсируют функцию друг друга и обеспечивают их нормальное функционирование в условиях гетерохроматинового окружения», — подводит итог один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов биологической адаптации ИМБ РАН Сергей Фуников.