Новое исследование раскрывает механизм распознавания ДНК белками, контролирующими экспрессию генов
Исследователи из Стэнфордского университета и Стокгольмского университета, опубликовавшие работу в журнале Cell, расширили понимание регуляции генов в клетках человека.
То, как гены включаются и выключаются, критически важно для того, чтобы клетки организма выполняли разные функции. В этом процессе определённые белки — так называемые факторы транскрипции — находят и распознают различные сайты связывания на ДНК в клетках организма, чтобы запустить сигналы включения или выключения. Когда это распознавание нарушается, могут возникать различные заболевания, например, рак.
Новое понимание KLF1 и эритроцитов
Группа исследователей детально изучила, как работает распознавание ДНК для одного ключевого фактора транскрипции. Этот конкретный белок, известный как KLF1, необходим для развития красных кровяных клеток (эритроцитов), которые переносят кислород по организму. В исследовании были разработаны новые экспериментальные методы для более точных измерений того, как KLF1 взаимодействует с ДНК как in vitro, так и в клетках человека.
«Самым важным результатом является то, что мы показываем возможность понять связывание этого фактора транскрипции с ДНК в клетках человека, и что это поведение согласуется с тем, что мы измеряем in vitro. Это важное фундаментальное научное открытие», — говорит Эмиль Марклунд, доцент кафедры биохимии и биофизики Стокгольмского университета и SciLifeLab.
Значение для заболеваний и регуляции генов
Связывание факторов транскрипции с ДНК контролирует многое в биологии и заставляет клетки организма иметь разные функции, объясняет Марклунд. «Именно этот процесс контролирует, например, то, что нервная клетка в мозге имеет другую экспрессию генов, чем клетка иммунной системы».
«Когда связывание идёт неправильно, это может привести к огромному количеству различных типов заболеваний. Генетические исследования показывают, что более половины всех мутаций, связанных с такими признаками, как генетические заболевания, происходят в регионах последовательности ДНК, где связываются факторы транскрипции».
Широкие последствия и будущие направления
Джулия Шепе, первый автор статьи и аспирант лаборатории Гринлифа в Стэнфордском университете, подчёркивает широкое значение полученных данных о том, как факторы транскрипции «читают» ДНК.
«Мы обнаружили, что этот фактор транскрипции обращает внимание на гораздо большую часть последовательности ДНК, окружающей его сайты связывания, чем считалось ранее».
«Комбинируя точные измерения как in vitro, так и в клетках человека с физическими моделями, мы смогли построить более полную картину того, как работает распознавание ДНК и, следовательно, как регуляция генов закодирована в ДНК».