Трёхмерная структура генома определяет экспрессию генов
Учёные из Австралии и США представили новые данные о трёхмерной структуре генома — одной из ключевых проблем современной геномики и генетики. Их результаты опубликованы в журнале Nature Genetics.
Примерно 3 метра ДНК плотно упакованы в ядре каждой клетки нашего тела. Такая упаковка позволяет одним генам быть «экспрессированными», или активными, а другим — нет.
Доктор Тим Мерсер и профессор Джон Маттик из Института медицинских исследований Гарвана в Сиднее и профессор Джон Стаматояннопулос из Университета Вашингтона в Сиэтле проанализировали 3D-структуру генома с высоким разрешением.
Гены состоят из «экзонов» и «интронов»: первые — это последовательности, кодирующие белок и подлежащие экспрессии, вторые — участки некодирующей ДНК между ними. Когда гены копируются, или «транскрибируются», из ДНК в РНК, последовательности интронов вырезаются, а оставшиеся экзоны соединяются, формируя последовательность, кодирующую белок. В зависимости от того, какие экзоны соединены, один и тот же ген может производить разные белки.
Используя огромный массив данных проекта ENCODE, доктор Тим Мерсер и его коллеги определили, как складывается геном, и обнаружили, что даже внутри гена определённые экзоны оказываются легко доступными.
«Представьте длинную и чрезвычайно запутанную виноградную лозу, чьи скрученные ветви выставляют одни грозди для лёгкого сбора, а другие прячут вне досягаемости. При этом представьте ленивого сборщика, срывающего только те виноградины, до которых легко дотянуться. Тот же принцип применим к геному. Конкретные гены и даже конкретные экзоны помещаются в зону лёгкой досягаемости благодаря укладке».
«За последние несколько лет мы начали понимать, как именно укладка генома помогает определить его экспрессию и регуляцию. Это исследование впервые указывает на то, что трёхмерная структура генома может влиять на сплайсинг генов».
«Мы можем сделать вывод, что геном уложен таким образом, что промоторная область — последовательность, инициирующая транскрипцию гена, — располагается рядом с экзонами, и все они предоставлены транскрипционному аппарату. Это подтверждает новый взгляд на вещи: геном складывается вокруг транскрипционного аппарата, а не наоборот. Те гены, которые вступают в контакт с транскрипционным аппаратом, транскрибируются, а те части, которые уходят в петли, игнорируются».