Ученые с помощью недавно изобретенного метода картирования архитектуры генома создали карту трехмерных взаимодействий регионов ДНК. Они обнаружили ряд новых взаимодействий, которые нельзя было найти с помощью старых методов. Исследование показывает, что сочетание двух методов изучения взаимодействий между генами оказывается намного эффективнее, чем применение их по отдельности. Работа опубликована в журнале Nature Methods.
Геном человека состоит из 3,3 млрд пар оснований, а длина молекулы ДНК могла бы составлять около 2 м. Однако геном плотно упакован в ядре клеток, диаметр которых примерно равен 10 мкм. ДНК в ядре упаковывается несколькими способами, в том числе с участием специальных белков — гистонов. Кроме того, ДНК упаковывается таким образом, чтобы регуляторные последовательности находились рядом с нужными генами. Это позволяет правильно включать и выключать гены. Изменения в этой пространственной укладке могут привести к различным заболеваниям.
Для изучения взаимодействий между генами и регуляторными последовательностями сейчас есть два способа — Hi-C и картирование архитектуры генома (GAM). В Hi-C хроматин (комплекс ДНК и гистонов) нарезается на фрагменты ферментами. Потом фрагменты соединяются, благодаря чему при секвенировании можно обнаружить взаимодействия между двумя молекулами ДНК. Новый метод GAM, впервые описанный учеными в 2017-м в статье в Nature, заключается в том, что ученые нарезают ядро каждой клетки на тонкие слои, а потом выделяют из них ДНК. Далее они проводят секвенирование ДНК и статистически анализируют полученные данные, чтобы понять, между какими регионами есть взаимодействие.
В рамках нового исследования ученые с помощью GAM создали карту трехмерных взаимодействий. Когда они сравнили эту карту с полученной методом Hi-C, то нашли ряд новых, ранее неизвестных взаимодействий. Оказалось, что это сложные взаимодействия: между активными генами, регуляторными последовательностями и суперэнхансерами (последовательностями, которые контролируют гены, отвечающие за идентичность клетки).
Ученые считают, что GAM и Hi-C могут дополнять друг друга, так как два из трех контактов, найденных с помощью GAM, не были зафиксированы с помощью Hi-C, и наоборот. Появление GAM исследователи сравнивают с изобретением цветного телевидения: теперь можно в больших подробностях узнать, какие регуляторные процессы протекают в ядре.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
