Во время дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток кардиомиоцитов, происходит трехмерное укладывание ДНК, реорганизующей саму себя. Эта реорганизация архитектуры ДНК предшествует и предопределяет важные эпигенетические паттерны. Группа под руководством Dr. Ralf Gilsbach и Stephan Nothjunge из University of Freiburg in the Department of Experimental and Clinical Pharmacology and Toxicology, возглавляемой Prof. Dr. Lutz Hein, пришла к подобному заключению. Полученные результаты подтвердили, что пространственная организация генома является важной для переключения в определенный тип клеток.

Геном хранит информацию о развитии организма. Каждая клетка несет такую информацию плотно упакованную в ДНК длиной в 2 метра в ядре клетки и специфические эпигенетических механизмы, контролирующие доступ к 'blueprint of life'. Поскольку каждый тип клеток в организме млекопитающих нуждается в доступе к геномным областям специфическим пространственно-временным способом. то эпигеном является критическим детерминантом качественных клеточных особенностей. Уже известно, что разные эпигенетические механизмы связаны с дифференцировкой клеток. Особенно необходимо метилирование ДНК, при котором метильные группы присоединяются к специфическим нуклеотидам двунитчатой ДНК. Недавние исследования также показали, что процесс дифференцировки сопровождается реорганизацией трехмерной укладки ДНК. Но вплоть до сегодня оставалось неясным, что происходит сначала во время дифференцировки кардиомиоцитов: реорганизация укладки ДНК в клеточном ядре или метилирование ДНК -- и зависят ли эти механизмы один от др.

Для решения этого вопроса исследователи из Freiburg использовали современные методы секвенирования. Это позволило им картировать трехмерную организацию генома, а также эпигенетические механизмы во время дифференцировки кардиомиоцитов по всему геному. С этой целью исследователи разработали методы для выделения кардиомиоцитов на разных стадиях развития из сердца здоровых мышей. Такой специфичный для типа клеток анализ оказался пригодным, чтобы продемонстрировать, что существует тесное взаимодействие между эпигенетическими механизмами и пространственной упаковкой ДНК в ядрах кардиомиоцитов. Сравнение разных стадий развития показало, что тип пространственной укладки ДНК предопределяет, какой паттерн метилирования будет сформирован и какие гены будут активированы. Исследователи установили, что пространственное расположение ДНК не зависит от метилирования ДНК в клетках, среди прочего, что метилирование ДНК отсутствует совсем. Трехмерная организация генома, т.о., является центральным управляющим механизмом, определяющим клеточные качественные особенности. В дальнейшем предполагается использовать такое переключение для контроля клеточных функций.