Новая методика эффективно дает представление о регуляции генов

Исследователи из группы Jop Kind разработали новую методику под названием MAbID. Это позволяет им одновременно изучать различные механизмы регуляции генов, играющие важную роль в развитии и заболевании. MAbID предлагает новое понимание того, как эти механизмы работают вместе или друг против друга. Результаты были опубликованы в журнале Nature Methods 4 декабря.

ДНК – важнейший носитель генетической информации. Каждая клетка содержит примерно два метра ДНК. Чтобы весь этот генетический материал поместился в ядро ​​маленькой клетки, он должен быть плотно упакован. Таким образом, ДНК обернута вокруг особого типа белка — гистона. Пакеты ДНК и гистонов называются хроматином.

Хроматин не только обеспечивает размещение всей ДНК в клетке, но также определяет, какие части генетического материала могут быть прочитаны клеткой. Например, участок ДНК, плотно обернутый вокруг гистона, труднее прочитать, чем участок ДНК, упакованный более свободно. В конечном счете, способ складки хроматина определяет, какие части генетического материала экспрессируются, а какие нет. Этот образец экспрессии генов различается в зависимости от типа клеток. Например, в клетках кожи и в клетках печени активны разные гены.

Активность генов не всегда одинакова: в один момент может быть активен разный набор генов по сравнению с другим. Это связано с тем, что структура хроматина может меняться. Например, в гистонах могут происходить изменения, которые называются модификациями гистонов. Некоторые белки также могут связываться с хроматином. Оба процесса влияют на читаемость ДНК и, следовательно, на экспрессию генов.

В последние годы были разработаны различные технологии для исследования механизмов регуляции генов. Однако до сих пор отсутствовала техника, позволяющая исследователям одновременно изучать несколько механизмов в одной клетке. Поэтому группа Джоп Кинд разработала новую технику: MAbID. С помощью MAbID исследователи могут одновременно изучать несколько типов модификаций гистонов и белков, которые связываются с хроматином.

«Благодаря нашей новой методике мы можем увидеть, как связаны различные механизмы экспрессии генов, например, как они работают вместе или друг против друга. И самое замечательное в том, что нам больше не нужны для этого отдельные эксперименты, мы можем изучать все на один раз в каждой отдельной клетке. Это делает исследование намного более эффективным», — объясняет Силке Лохс, одна из исследователей проекта.

Технология может найти широкое применение. Робин ван дер Вейде, другой исследователь проекта, говорит: «MAbID может помочь нам ответить на фундаментальные научные вопросы, например, о том, как работает регуляция генов во время развития людей или животных. Но мы также можем использовать его для исследований в области развития заболевания, которые могут быть вызваны нарушениями в регуляции генов, например, рак». Таким образом, универсальная новая технология может в будущем дать важную информацию как о здоровье, так и о болезнях.

Лохс С.Дж.А., ван дер Вейде Р.Х., де Лука К.Л., Кортут Т., ван Бик Р.Э., Кимура Х., Кинд Дж.
Комбинаторное профилирование отдельных клеток основных типов хроматина с помощью MAbID.
Нац методы. 2023, 4 декабря. doi: 10.1038/s41592-023-02090-9