Статья подготовлена изданием Лаборант - журнал об аналитической химии. Подписывайтесь так же на наш телеграм-канал о научных новостях Генетика и Геномика.
Человеческое тело состоит из триллионов клеток, но начинается всё с одной оплодотворенной клетки, которая просто делится снова и снова. По мере того, как новые дочерние клетки создаются в процессе развития, важно, чтобы они точно знали, куда им идти и какие функции выполнять, чтобы правильно сформировать тело и все органы и ткани, которые оно содержит. Для этого клетки должны правильно экспрессировать гены в нужное время и в нужных местах; активность генов должна быть тщательно скоординирована. Хотя существует множество способов, которыми клетки могут контролировать экспрессию генов, таких как молекулы, подобные транскрипционным факторам, или генетические особенности, такие как промоторы, эпигенетические влияния также играют важную роль в регуляции активности генов.
Эпигенетика включает характеристики, которые влияют на экспрессию генов, не изменяя последовательность ДНК, и может относиться к структурным особенностям генома или химическим меткам, которые украшают ДНК, таким как метильные группы. Ученые теперь продемонстрировали, что эпигенетический переключатель под названием 5-формилцитозин (5fC), который модифицирует ДНК, может активировать гены на ранних стадиях эмбрионального развития позвоночных. Результаты были опубликованы в журнале Cell.
Метилирование — это хорошо известный тип эпигенетической модификации, которая применяется к геномам позвоночных, включая человека. Считается, что эта химическая метка в целом снижает экспрессию генов, хотя некоторые исследования указывают на её сложное воздействие. Хотя были обнаружены и другие химические эпигенетические метки, ученым не было известно, какое биологическое воздействие они могут иметь, если оно вообще существует.
Это исследование использовало генетические манипуляции и анализ с помощью микроскопии и хроматографии эмбрионов лягушек, чтобы показать, что 5fC активно контролирует экспрессию генов в процессе раннего развития. Было замечено резкое увеличение 5fC при инициации развития в процессе, называемом зиготической активацией, что также является моментом активации многих генов.
"Наблюдение 5fC в микроскопически видимых крошечных точках, или хромоцентрах, было захватывающим. Мы подозревали, что 5fC должен делать что-то важное в раннем эмбриональном развитии," сказала первый автор исследования Элефтерия Парасираки.
Когда исследователи изменили эмбрионы, чтобы либо уменьшить, либо увеличить уровни 5fC на ДНК, они заметили, что экспрессия генов либо уменьшалась, либо увеличивалась соответственно. Таким образом, они пришли к выводу, что когда ДНК помечена 5fC, она активирует гены.
"Эти находки являются настоящим прорывом в эпигенетике, потому что 5fC является лишь второй доказанной эпигенетической модификацией ДНК, помимо метилцитозина", сказал корреспондент исследования профессор Кристоф Нирс, основатель и научный директор Института молекулярной биологии при Университете Иоганна Гутенберга в Майнце.
Хромоцентры 5fC также были замечены в эмбрионах мышей во время зиготической активации генов, что предполагает, что 5fC действует аналогичным образом как у млекопитающих, так и у лягушек.
Теперь возникают вопросы о том, имеет ли 5fC эффекты за пределами развития. Другие исследования также обнаружили, что в раковых клетках наблюдаются аномально высокие уровни 5fC. Исследования, вероятно, продолжатся, чтобы раскрыть больше о 5fC и о том, как он влияет на гены и клетки.
Источники: Университет Иоганна Гутенберга в Майнце, Cell
Статья подготовлена изданием Лаборант - журнал об аналитической химии. Подписывайтесь так же на наш телеграм-канал о научных новостях Генетика и Геномика.
