Ученые из Children's Medical Center Research Institute at UT Southwestern (CRI) разработали новаторскую систему для идентификации и характеристики молекулярных компонент, контролирующих активность регуляторных последовательностей ДНК в геноме человека. The genome, which is the complete complement of human DNA, including all protein-coding genes, has nearly 3 billion base pair в геноме человека. Несмотря на огромный размер только 2% нашего генома кодируют белки. Остальные 98% представляют некодирующие регионы, регулирующие где и когда белок-кодирующие гены будут активированы. Эти некодирующие регионы постоянно идентифицируются генетикой человека и исследованиями раковых геномов в качестве потенциальных драйверов болезней человека, таких как рак.

Для наилучшего понимания этих регуляторных регионов и лежащих в их основе принципов, указывающих где и гены д. включаться и выключаться, чтобы раскрыть, как развиваются болезни и найти новые типы лечения. Необходимо, прежде всего, идентифицировать белковые факторы, регулирующие эти регионы, зависящие от доступности реагенов, таких как антитела и часто необходимы сложные генетические манипуляции.

Новая система, разработанная исследователями в лаб. Dr. Jian Xu, прокладывает путь углубленного анализа этих регуляторных генетических элементов. Эта система названа CAPTURE (CRISPR Affinity Purification in situ of Regulatory Elements), и предоставляет подход для одновременной изоляции геномных последовательностей, ассоциированных с белками, а также с их РНК и ДНК взаимодействиями.

"Возможность, что CAPTURE позволит нам выделять и анализировать целый набор факторов, регулирующих нашу ДНК, открывает новые перспективы для изучения того, как разные белки контролируют функцию генома в раковых и стволовых клетках," говорит Dr. Xu, senior author of the study and Assistant Professor in CRI at UTSW and the Department of Pediatrics.

Метод CAPTURE разработан c помощью CRISPR системы геномного редактирования, включая CRISPR associated protein 9 (Cas9) -- РНК наводимый фермент, соединяющийся с ДНК. CAPTURE работает за счет использования гид-РНК, управляющей deactivated version of Cas9 (dCas9) , для наведения на элементы ДНК, которые необходимо изучить. Затем, dCas9 -- вместе с др. белками, с последовательностями РНК и ДНК, ассоциированные с позицией dCas9's на хромосоме (их геномные локусы) -- могут быть изолированы и изучены. Это делает возможным идентификацию и характеристику геномных регуляторных регионов и их ассоциированных белков, по всему геному.

Используя CAPTURE, в лаб. Dr. Xu's успешно идентифицировали многие известные и новые белки, ассоциированные с теломерами человека, а также был доказан принцип. Теломеры, являющиеся короткими, повторяющимися последовательностями ДНК на концах хромосом, защищают наши хромосомы от обтрепывания или слияний с соседними хромосомами. Затем исследователи открыли новые механизмы, регулирующие аберрантную экспрессию гена бета-глобина в кровяных клетках человека. Бета-глобин является жизненно важной частью крупных белков, известных как гемоглобин, которые ответственны за обмен кислорода и углекислого газа между лёгкими и тканями тела. Измененная экспрессия генов бета-глобина ассоциирует с врожденными нарушениями гемоглобина, такими как серповидно-клеточная анемия, затрагивающая на сегодня 5% от всего населения.

Беспристрастный анализ CAPTURE предоставляет биомед. исследователям новый мощный инструмент для расшифровки лежащих в основе регуляторных принципов.