Ранние эпигенетические инструкции предвосхищают следующие этапы активности генов при развитии клеток крови

Исследователи из Университета Бирмингема изучают, как клетки получают сигнал развиваться в разные типы клеток, что жизненно важно для выполнения различных функций в организме. В этом исследовании, опубликованном в Life Science Alliance, ученые изучали дифференцировку ранних типов клеток, известных как эмбриональные стволовые клетки, в клетки крови.

Исследование основано на работе, опубликованной ранее в этом году в Nature Communications, где команда под руководством профессора Констанце Бонифер и профессора Жана-Батиста Казье разработала новый тест, который функционально идентифицирует все области в геноме, ответственные за активацию генов на ранних стадиях развития клеток крови, — так называемые энхансеры.

В новой работе они детально изучили активность этих элементов ДНК и обнаружили, что многие из них активируются задолго до начала экспрессии генов. Этот процесс называется "прайминг хроматина". Хроматин — это смесь ДНК и белков, где белки отвечают за упаковку ДНК в структуру, способную поместиться в ядре клетки. Хроматин может быть "открытым" или "закрытым".

Исследование выявило регуляторные элементы, которые существуют в открытом хроматине еще до начала экспрессии связанного с ними гена. По сути, на каждом этапе развития уже предвосхищается следующий шаг.

"Прайминг хроматина и точное время активации энхансерных элементов, управляющих экспрессией генов в нужное время и в нужном типе клеток, лежит в основе всех скоординированных, синхронизированных процессов клеточной дифференцировки, которые создают полностью развитые многоклеточные организмы", — говорит Бонифер.

В исследовании использовали редактирование генов, чтобы удалить один из таких праймирующих элементов, и показали, что они играют очень раннюю роль в "инструкции" для развития клетки. Без них процесс останавливается, не успев начаться. Более того, ученые также обнаружили, что внешние сигналы могут программировать активность праймирующих элементов, запуская тем самым специфические пути развития.

Профессор Жан-Батист Казье из Института рака и геномики Университета Бирмингема заявил: "Наш ресурс по праймирующим элементам добавляет новое измерение в нашу способность исследовать тонкие детали спецификации кроветворения из эмбриональных стволовых клеток и моделировать развитие клеток крови in vitro и in silico".

Развитие клеток — сложный многоступенчатый процесс, детали которого ученые пытаются понять уже много лет. Понимание того, как работают эти сложные процессы, позволит лучше понять, что происходит, когда они нарушаются, каковы могут быть последствия, и, возможно, прольет свет на то, как нацелить лечение на эти неисправные процессы для облегчения заболеваний.