Неожиданная стабильность и сложность взаимодействий транскрипционных энхансеров

Учёные из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге (Германия) обнаружили, что последовательности ДНК, называемые энхансерами, которые контролируют активность генов, находят свои мишени задолго до активации в процессе эмбрионального развития. Исследование, опубликованное в журнале Nature, также показало, что сложность взаимодействий энхансеров у «простой» плодовой мушки Drosophila сопоставима с таковой у позвоночных.

«Во время развития эмбриона происходят огромные изменения в транскрипции, большая часть которых определяет ход развития: гены включаются и выключаются, — но контакты между энхансерами и их генами-мишенями остаются в основном неизменными», — говорит руководитель работы Эйлин Фарлонг из EMBL. «Энхансеры регулируют транскрипцию, поэтому было действительно удивительно обнаружить мало изменений в их взаимодействиях в то время, когда транскрипция меняется».

Для активации гена энхансер должен вступить в контакт с промотором — участком ДНК в начале гена. Для энхансеров, расположенных далеко от своих мишеней, клетка добивается этого, замыкая ДНК в петлю. Яд Гави-Хельм, постдок в лаборатории Фарлонг, обнаружил, что в развивающихся эмбрионах дрозофилы эти петли ДНК формируются, контакт устанавливается, и клеточный аппарат для считывания генов подготавливается за часы до экспрессии гена. Результаты указывают, что вся система заранее подготовлена и готова к действию.

Изучив все известные энхансеры Drosophila и картировав их контакты с генами, учёные EMBL обнаружили, что эти генетические регуляторы действуют на большие расстояния в геноме и сложным образом. Такое распространение дистанционного действия и сложных взаимодействий ранее было известно для позвоночных, но новые данные показывают, что они эволюционировали гораздо раньше.

Исследование открывает множество новых вопросов: на каком этапе жизни эмбриона формируются петли энхансеров? Как долго петли сохраняются после выключения гена? Если формирование петли не является триггером активации гена, то что им является? Какова точная роль обнаруженных контактов? И, наконец, технически сложный вопрос: происходят ли все взаимодействия одного энхансера одновременно в одной и той же клетке?