Идентифицирован белковый комплекс, возможно, ключевой для запуска развития эмбриона

ДНК во всех клетках одинакова, но разные типы клеток выполняют разные функции. Их судьба закодирована не только в ДНК, но и в паттерне химических модификаций, наложенных на её структуру — эпигенетических маркерах. Они стабильны, но стираются, когда клетки меняют свою судьбу, например, при слиянии сперматозоида и яйцеклетки.

Исследователи из UNC School of Medicine обнаружили белковый комплекс, который, по-видимому, играет важную роль в стирании этих эпигенетических инструкций на ДНК сперматозоида, создавая «чистый лист» для развития нового эмбриона. Комплекс под названием элонгатор может быть полезен для изменения судьбы клеток, например, превращения раковых клеток в нормальные, поскольку может реактивировать гены-супрессоры опухолей, удаляя эпигенетические модификации.

Открытие также может повлиять на исследования стволовых клеток, предоставив инструмент для быстрого перепрограммирования взрослых клеток в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам, без этических проблем или проблем безопасности, связанных с текущими методами. Результаты исследования опубликованы 6 января 2010 года в журнале Nature.

Эпигенетические маркеры — это химические метки, определяющие, какие гены будут включены или выключены. Один из способов — метилирование ДНК, когда метильные группы присоединяются к цитозинам. При оплодотворении отцовский геном от сперматозоида активно деметилируется до деления клетки.

«Наше исследование первым связало белковый комплекс с глобальным деметилированием ДНК, которое коррелирует с переходом от половых клеток к соматическим», — сказал старший автор И Чжан.

Учёные создали зелёный флуоресцентный маркер, связывающийся с неметилированной ДНК, чтобы визуализировать процесс. Просеивая кандидатные гены, они обнаружили, что только «нокаут» гена элонгатора предотвращал накопление флуоресценции в отцовском геноме, указывая на его необходимость для деметилирования. Результаты подтверждены, в том числе, секвенированием.

Чжан отмечает, что идентификация этого гена может предложить новый подход в исследованиях стволовых клеток. Существующие методы либо используют яйцеклетки (этические проблемы), либо ретровирусы (проблемы безопасности). «Если элонгатор может катализировать глобальное деметилирование, он может стать ключевым компонентом коктейлей для перепрограммирования, позволяя генерировать стволовые клетки быстро и безопасно».

Сейчас команда проводит биохимические эксперименты, чтобы доказать, что белок обладает истинной деметилазной активностью, и изучает его влияние на перепрограммирование клеток.