Исследования эмбрионов человека на ранних стадиях развития невозможны по этическим соображениям, и их технически сложно проводить на других млекопитающих, что делает ресурсы для такого типа исследований крайне редкими. Например, проект «Функциональная аннотация генома млекопитающих» (FANTOM) 5, базирующийся в Японии и созданный в 2000 г., представляет собой всемирный совместный проект, целью которого является идентификация всех функциональных элементов в геномах млекопитающих, но в нем нет метода Cap-анализа экспрессии генов (CAGE).) на основе данных сайта начала транскрипции (TSS) для эмбрионов человека или эмбрионов мыши, представляющих ранние стадии развития.
Чтобы преодолеть недостаток информации, международное сотрудничество исследователей из Японии (Университет Кумамото и RIKEN), России (Казанский федеральный университет), Испании (Университет Кантабрии) и Австралии (Университет Западной Австралии) собрали первый в мире полногеномный набор птичьих TSS. Эти сайты отмечают начальную точку транскрипции и чрезвычайно важны для дифференцировки клеток и развития эмбриона до рождения или, в случае видов птиц, до вылупления. Хотя птицы внешне сильно отличаются от людей, ранние стадии развития очень похожи, и было показано, что около 60% человеческих генов, кодирующих белки, имеют прямое соответствие с куриными ортологами (генами, которые произошли от общего предка).
Используя технологию CAGE, высоконадежный метод обнаружения TSS и цис-регуляторных элементов (тех блоков последовательностей, которые регулируют положение и устойчивость транскрипции) в геноме на протяжении всего периода развития цыпленка, сотрудники смогли составить карту 60 % всех TSS развития цыплят до самого последнего генома цыпленка, а остальные 40%, вероятно, относятся к еще не охарактеризованным альтернативным промоторам или генам некодирующей РНК. Обновленный геном был добавлен на интерактивную онлайн-платформу RIKEN ZENBU (японское слово «zenbu» переводится как «все» на английском языке) под названием «Chicken-ZENBU» и является бесплатным для всех (ссылка: https:// fantom.gsc.riken.jp/zenbu/).
Исследователи также показали, что их полногеномное картирование TSS может быть применено к технологии CRISPR-on для активации определенных генов во время развития путем успешной активации гена T для кодирования белка Brachyury на стадии развития HH10 (около 1,5 дней развития). после укладки). За этим достижением последовали еще несколько успешных генных активаций, что показало эффективность включения CRISPR в сочетании с картированием TSS.
«В процессе разработки нашего метода профилирования TSS на основе CAGE мы определили новые факторы транскрипции и их регуляторные модули, а также несколько новых генов домашнего хозяйства», - сказал руководитель проекта профессор Гоцзюнь Шэн из IRCMS Университета Кумамото.«Мы ожидаем, что эта работа и данные, которые мы добавили в онлайн-базу данных ZENBU, значительно продвинут исследования развития как птиц, так и млекопитающих».