Новости | Команда Cornell с помощью секвенирования нового поколения показала, как транспозоны перемещаются и изменяют геном

Новости | Команда Cornell с помощью секвенирования нового поколения показала, как транспозоны перемещаются и изменяют геном

Исследователи Cornell University сообщают, что CUT&Tag — метод картирования генома с высоким разрешением, первоначально применявшийся для изучения хроматина, — позволяет преодолеть предвзятость обычного секвенирования в отношении повторяющихся последовательностей. Он обеспечивает беспрецедентно ясное представление о том, как транспозоны перемещаются, находят своё место и функционируют в геноме. Эти генетические элементы, которые когда-то считались «мусорной ДНК», теперь признаны важными участниками иммунных реакций, неврологических функций, развития эмбриона и эволюции.

Исследование опубликовано в журнале iScience в ноябре 21. Первый автор Patrick Murphy (Ph.D. ’13), доцент молекулярной биологии и генетики в College of Agriculture and Life Sciences Cornell University, заявил, что новый метод точно захватывает плотный геномный материал, который ранее отбрасывался при подготовке образцов, где сосредоточены транспозоны.

«Мусорная ДНК» — не мусор, а древние остатки вирусов, тесно связанные с биологическими функциями

Транспозоны впервые обнаружила у кукурузы нобелевский лауреат Barbara McClintock. Они произошли от древних вирусных инфекций. Когда вирусная ДНК попадала в половые клетки хозяина, она могла передаваться из поколения в поколение и постепенно встраиваться в геном. «Эти древние последовательности вирусной ДНК больше не являются неактивными остатками: они стали ключевыми компонентами, помогающими нам функционировать», — сказала Murphy.

У человека «прыжки» транспозонов могут вызывать мутации, способные приводить к заболеваниям, включая гемофилию и некоторые виды рака, либо защищать от современных инфекций. Некоторые транспозоны активируются на самых ранних стадиях развития эмбриона и играют важную роль в формировании стволовых клеток и развитии плаценты, способствуя эволюции млекопитающих.

Хотя транспозоны составляют половину генома человека, многое об их функциях остаётся неизвестным. При обычном секвенировании клетки лизируются, а твёрдая и жидкая фазы разделяются. На протяжении десятилетий исследователи в основном изучали ДНК в жидкой фазе, тогда как богатая транспозонами твёрдая фракция оставалась без внимания из-за отсутствия подходящих методов, что способствовало появлению термина «мусорная ДНК».

«Мы обнаружили, что отброшенная твёрдая фракция на самом деле содержит большинство транспозонов», — сказал Murphy.

CUT&Tag помогает изучать ранее игнорировавшуюся половину генома

Метод CUT&Tag был представлен в 2019 для изучения структуры хроматина. Команда Cornell показала, что он также работает в областях транспозонов, богатых повторяющимися последовательностями и сложными структурами, избегая смещений, свойственных обычным методам, таким как ChIP. Этот результат обладает широким междисциплинарным потенциалом.

Некоторые стратегии лечения рака активируют транспозоны в геноме, чтобы вызвать иммунную атаку на опухолевые клетки. Лучшее понимание этих механизмов может способствовать разработке более точной таргетной терапии. «В следующие пять–десять лет мы вступим в золотой век исследований транспозонов с широким потенциальным влиянием на клиническое лечение, репродуктивную медицину, исследования развития, селекцию сельскохозяйственных культур, микробиологию и видообразование», — предположил Murphy.

Межинституциональное сотрудничество способствует развитию исследований

Первый автор Brandon Park присоединился к лаборатории Murphy, когда Murphy был профессором University of Rochester. Среди других авторов — старший научный сотрудник Cornell College of Veterinary Medicine Kristin Murphy (Ph.D. ’13), постдокторант Shan Hua, исследователь Karli Casler и сотрудники лаборатории Mitchell O’Connell из University of Rochester. Исследование финансировалось National Institutes of Health (NIH).

Источник материала:

Собрано из онлайн-источников