Многоцветная система CRISPR/Cas9 точно измеряет расстояние между хромосомами и генетическими элементами

Ученые из Медицинской школы Университета Массачусетса разработали новое "приложение" для поиска и картирования локусов хромосом с использованием многоцветных версий CRISPR/Cas9. Система позволяет измерять точное линейное расстояние между двумя известными точками на разных хромосомах или в двух местах одной хромосомы в живых человеческих клетках, что может быть ключом к пониманию пространственно-временной регуляции экспрессии генов.

Ядро каждой клетки нашего тела (за исключением гамет и эритроцитов) содержит 23 пары хромосом. Ученые давно подозревали, что положение хромосомы внутри ядра влияет на доступность генов и играет критическую роль во всем — от эмбрионального развития до рака.

Развернув пары флуоресцентных меток из своей трехцветной системы, исследователи показали, что можно определить, где находится хромосома внутри ядра клетки и где она находится по отношению к другим хромосомам. Их CRISPR-приложение также может измерять расстояние между двумя точками на одной хромосоме, давая показания компактизации хромосомы — ключевого фактора экспрессии генов.

С помощью своей многоцветной системы они смогли определить общие местоположения для нескольких хромосом:

• Ген-богатая хромосома 19 имеет тенденцию располагаться в середине ядра.
• Ген-бедная хромосома 18 — на периферии.
• Хромосома 17 и пять так называемых акроцентрических хромосом (с центромерами близко к концам одного плеча) также остаются близко к центру ядра. Одна из пяти акроцентрических — хромосома 21; наличие ее дополнительной копии (трисомия 21) является диагностическим маркером синдрома Дауна.
• Хромосомы 3 и 7 находились на периферии ядра или близко к ней.

Исследователи также смогли различить разные местоположения для каждой диплоидной копии генов, участвующих в организации ядрышка. Ученые планируют доработать свою двухцветную технику для изучения транслокаций — аномального перемещения сегментов хромосом — в опухолевых клетках человека.

В конечном итоге это "GPS-приложение" предоставит ученым новый инструментарий для "изучения 4D-нуклеома и регуляции экспрессии генов эукариот в широком спектре типов клеток, стадий развития, дифференцировки и заболеваний человека".