Новое исследование гистонов расширяет понимание регуляции генов

Ученые из Института генома Сингапура (GIS) A*STAR обнаружили уникальные функции специфического типа модификации гистонов, что может оказаться решающим для понимания регуляции генов и развития заболеваний. Результаты опубликованы в журнале Genome Research.

Гистоны — это белки в клеточном ядре, которые организуют ДНК в структурные единицы (нуклеосомы), защищая её и контролируя экспрессию генов. Существует пять основных семейств гистонов с различными модификациями. Изучение паттернов этих модификаций по всему геному помогает понять процессы регуляции генов и развития болезней. Например, гистоновая ацетиляция связана с активацией участков ДНК для репликации и усиления транскрипции. Однако о функциях гистонов известно ещё не всё. Из 35 известных гистоновых ацетилирований многие плохо охарактеризованы, а большинство исследований сосредоточено лишь на двух: H3K27ac и H3K9ac.

Ученые GIS под руководством доктора Шьяма Прабхакара провели непредвзятое сравнение различных гистоновых модификаций для оценки их способности маркировать активные энхансеры. Они выявили, что ацетилирование H2BK20ac является наиболее точным маркером активных энхансеров, свойства которого ранее почти не изучались.

Также было обнаружено, что среди всех ацетилирований H2BK20ac наиболее эффективен для идентификации активных промоторов, специфичных для конкретного состояния клетки. При этом данная модификация отсутствует в промоторах "домашних" генов, активных во всех типах клеток. Кроме того, внешние сигналы могут вызывать гетерогенность в распределении гистоновых ацетилирований, особенно H3K27ac и H2BK20ac.

Ключевые выводы и комментарии:

  • Доктор Вибхор Кумар (GIS): Это открытие поможет клиницистам легче находить промоторы, специфичные для болезни или состояния клетки, без необходимости сравнения с другими клеточными типами.
  • Профессор Кэджи Чжао (Национальные институты здоровья, США): Результаты представляют значительный прогресс в области и важны для точной аннотации функциональных регуляторных элементов в геноме.
  • Профессор Бинг Рен (Калифорнийский университет, США): Исследование выявило новые хроматиновые особенности энхансеров, что поможет лучше понять их механизмы.
  • Профессор Нг Хак Хуэй (GIS): Открытие гетерогенности гистоновой ацетиляции может существенно повлиять на будущие эпигеномные исследования и продвинуть разработку таргетных методов терапии.