Группа биологов определила, как факторы транскрипции (TF), управляющие регуляцией генов, по-разному функционируют в эмбриональном развитии. Результаты помогают понять, как клетки приобретают различные функции по мере созревания эмбриона.
«Основные принципы, извлеченные из этих открытий, важны для понимания того, как активность факторов транскрипции контролирует развитие высших организмов, включая мышей и людей», - отмечает Стивен Смолл, профессор кафедры биологии Нью-Йоркского университета и один из исследователей.«В частности, результаты предлагают потенциальный путь к лучшему пониманию того, как мутировавшие гены, которые мешают факторам транскрипции, могут вызывать серьезные нарушения в эмбриональном развитии и приводить к ряду заболеваний, включая рак».
В исследовании, о котором сообщается в журнале Genes & Development, также приняли участие ученые из Гарвардской медицинской школы и Университета Джона Хопкинса.
Биологи исторически сталкивались с трудностями в точном понимании того, как факторы транскрипции контролируют развитие эмбриона. Это связано с тем, что они исчисляются сотнями, и различные комбинации выражаются в отдельных типах клеток по мере развития.
Более того, исследования дали противоречивые результаты. Например, в предыдущих биохимических экспериментах исследователи показали, что отдельные TF внутри семейства связываются с одной и той же последовательностью ДНК; но генетические эксперименты показали, что они имеют очень разную активность в клетках развивающегося эмбриона.
«Таким образом, правила, определяющие, где конкретный ТФ будет связываться в организме и, следовательно, какие гены-мишени он будет активировать, до сих пор неясны», - объясняет Смолл.
В исследовании «Гены и развитие», проведенном Реей Даттой, постдокторантом Центра генетики развития Нью-Йоркского университета, ученые изучили два сходных TF (Bicoid [Bcd] и Orthodenticle [Otd]) у плодовой мушки Drosophila, которые ранее было показано, что они связывают общую последовательность ДНК (TAATCC).
Они непосредственно нанесли на карту области генома, с которыми Bcd и Otd связываются в эмбрионе, и показали, что некоторые области связаны обоими белками, а другие связаны только Bcd или Otd. Они также показали, что каждый белок предпочитает связывать последовательности, которые отличаются только одним основанием от общей последовательности TAATCC. Наконец, связывание Bcd происходит только в областях генома, содержащих сайты связывания для двух других TF, которые могут способствовать связыванию Bcd.
Эти данные, как заключают исследователи, идентифицировали точный «код последовательности» ДНК, который контролирует, как правильно функционируют TF в определении судеб клеток в живом эмбрионе.
Исследование было поддержано грантами Национального института здоровья (RO1 HG005287, GM106090).