Новая техника может упростить интерпретацию геномов малоизученных животных

Новое исследование Корнеллского университета, опубликованное в Nature Genetics, проливает свет на спорный вопрос в эпигенетике — наборе молекулярных изменений, происходящих поверх генома, которые регулируют включение и выключение генов, не меняя последовательность ДНК клетки.

Открытие может упростить интерпретацию новых геномов малоизученных животных.

Учёные давно спорят о роли гистоновых меток — небольших химических меток, присоединённых к гистонам, белкам в форме катушки, вокруг которых наматывается ДНК в ядре. Некоторые исследователи полагают, что гистоновые метки играют роль в активации генов и запуске транскрипции — процесса копирования ДНК в РНК. Однако новое исследование показывает, что гистоновые метки наносятся в процессе транскрипции и не играют регуляторной роли.

"Это может иметь большие последствия для того, как мы интерпретируем геномы", — сказал Чарльз Данко, соавтор исследования. Его группа хочет применить эти технологии для интерпретации функции генома у лошадей, собак и других ветеринарных видов, исследования которых финансируются меньше.

Чжун Ван, бывший сотрудник лаборатории Данко, использовал общедоступные наборы данных по транскрипции у мышей и людей для создания компьютерной программы dHIT, которая предсказывает, где в геноме появляются гистоновые метки. Программа использует данные одного эксперимента, показывающего, где на хромосомах активно идёт транскрипция (например, полученные с помощью техники ChRO-seq или PRO-seq).

Группа Данко успешно использовала этот подход для предсказания расположения гистонов в клетках мыши, человека и лошади. Они показали, что dHIT работает почти так же хорошо, как биологические эксперименты, напрямую измеряющие местоположение каждой метки.

Александра Чиву, соавтор исследования, использовала dHIT в сочетании с экспериментальными методами, чтобы выяснить, что происходит с гистоновыми метками, когда транскрипция в клетке блокируется. Она показала, что без транскрипции гистоновые метки исчезают, подтверждая, что их сложные паттерны часто зависят от транскрипции.

До разработки dHIT целые консорциумы исследователей работали над определением расположения гистоновых меток в геноме одного модельного организма. Новые инструменты значительно упрощают этот процесс.

Далее Данко планирует выяснить фактическую роль гистоновых меток, удаляя их и измеряя влияние на транскрипцию. "Если мы примем, что эти метки являются частью механизма транскрипции, то действительно интересный вопрос: в каких частях этого механизма они участвуют? Какова их роль, если не регуляторная?"