Некоторые участки ДНК очень мобильны, и динамика их движения является элементом системы контроля над экспрессией генов. Группа ученых из Института генетики и молекулярной и клеточной биологии (Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire), Франция, работающих под руководством Марии-Елены Торрес-Падилья (Maria-Elena Torres-Padilla), только что разработала метод пространственно-временной визуализации организации и динамики генома. Ученым удалось маркировать и затем наблюдать родительские гены в процессе деления клетки в режиме реального времени.

Новый метод, опубликованный в журнале Nature Structural & Molecular Biology, – большой шаг вперед к пониманию процессов, контролирующих экспрессию генов.

ДНК в клеточном ядре чрезвычайно динамична и изменяет свою пространственную конфигурацию таким же образом, как в процессе клеточного деления. То, что пространственная конфигурация ДНК определяет активность генов, или, другими словами, их способность к экспрессии, уже известно, и в этом исследовании ученые попытались глубже понять пространственную динамику генома и получить более детальное представление о геноме в целом и экспрессии генов.

Зеленый флуоресцентный белок (GFP) связан с одним из TALE-белков, связанным, в свою очередь, с последовательностью ДНК.
(Фото: © Yusuke Miyanari)

Белки TALE (transcription-activator-like effectors) впервые были обнаружены в бактериях. Эти белки способны связываться с ДНК, и их мишенями могут становиться специфические ДНК-последовательности. Используемая с 2009 года, эта методика до сих пор применяется в сочетании с нуклеазами – ферментами, способными с большой точностью разрезать участки-мишени ДНК. Мария-Елена Торрес-Падилья и ее группа использовали технологию TALE для маркировки отдельной последовательности генома и визуализации ее перемещения in vivo. Исследователям удалось слить зеленый и красный флуоресцентные белки с одним из белков TALE, что позволило визуализировать локализацию специфических последовательностей ДНК внутри ядра живых клеток. Этот метод, названный TALE-опосредованной визуализацией генома (TALE-mediated Genome Visualization, TGV), дал ожидаемые результаты и позволил наблюдать помеченные ДНК-мишени в режиме реального времени.

Отцовские гены помечены красным флуоресцентным белком (RFP), материнские – зеленым флуоресцентным белком (GFP), что позволяет
в режиме реального времени наблюдать за мужскими и женскими генами в процессе деления клетки.
(Фото: © Yusuke Miyanari)

Все клетки организма содержат два полных набора хромосом – один от матери и один от отца.

«Мы специфически помечаем хромосомы, полученные либо от отца, либо от матери, и затем, используя TGV-технологию, можем видеть их местоположение в процессе последующих клеточных делений», – объясняет Торрес-Падилья. «Наши наблюдения открывают новые важные перспективы в поиске ответов на вопросы в различных областях, таких как клеточный цикл, динамика ДНК и углубленное изучение экспрессии родительских генов. В частности, одинаково ли экспрессируются и ведут себя материнские и отцовские гены».

Оригинальная статья: Live visualization of chromatin dynamics with fluorescent TALEs