Исследователи Caltech разработали новый метод для одновременного картирования позиций сотен белков, связанных с ДНК, в ядрах клеток. Метод, названный ChIP-DIP (Chromatin ImmunoPrecipitation Done In Parallel), служит универсальным инструментом для понимания внутренней работы ядра в различных контекстах, таких как болезни или развитие.
Исследование проводилось в лаборатории Митчелла Гутмана, профессора биологии, и описано в статье, опубликованной в журнале Nature Genetics 25 ноября.
Все клетки человеческого тела содержат одинаковую ДНК, которая кодирует план создания каждого типа клетки и управления их деятельностью. Несмотря на наличие одинакового генетического материала, разные типы клеток выражают уникальные наборы белков, позволяя им выполнять специализированные функции и адаптироваться к условиям окружающей среды. Эта регуляция происходит в ядре и включает тысячи регуляторных белков, которые локализуются в определенных областях.
Ядро в 50 раз меньше ширины человеческого волоса, в то время как ДНК клетки в растянутом состоянии составляет 2 метра в длину. ДНК обернута вокруг белковых структур, называемых гистонами, которые могут модифицироваться и реорганизовываться на протяжении жизни клетки, открывая разные участки ДНК и скрывая другие. Эта динамика позволяет клеткам изменять экспрессию белков и, следовательно, свою функцию.
Понимание регуляции генов было сложной задачей, поскольку предыдущие методы изучали регуляторные белки по одному. ChIP-DIP позволяет исследователям одновременно картировать сотни регуляторных белков, связанных с ДНК, и наблюдать за изменениями во времени.
Изабель Горонзи (PhD '24), соавтор статьи, объяснила: "Мы использовали ChIP-DIP, чтобы показать, как после воспалительного события клетки иммунной системы быстро изменяют свои гистоны за считанные часы, чтобы активировать воспалительные гены. Мы также использовали ChIP-DIP для идентификации комбинаций белков, которые регулируют, какие гены активны или будут активны в ответ на стресс или в процессе развития. Предыдущие международные проекты занимали почти десятилетие для выполнения нескольких тысяч экспериментов, но мы провели более 500 за несколько недель."
Эта технология является мощным инструментом для понимания регуляции генов в различных состояниях заболеваний, утверждают исследователи. В то время как предыдущие методы могли картировать только один тип белка за раз, ChIP-DIP может исследовать сотни одновременно, предоставляя полное представление о редких клеточных типах и образцах тканей как здоровых, так и больных.
Эндрю Перес (PhD '24), соавтор, отметил: "Мы можем применять ChIP-DIP для понимания эпигенетических подписей заболеваний. Нам нужен всего один образец, чтобы одновременно картировать сотни белков."
Гутман прокомментировал: "Это была давняя цель в области геномики на протяжении десятилетий. ChIP-DIP меняет парадигму возможного."
Статья называется "ChIP-DIP картирует связывание сотен белков с ДНК одновременно и идентифицирует различные регуляторные элементы генов." Соавторами являются Марио Р. Бланко, Бенджамин Т. Йех, Джимми К. Гуо, Оливия Эттлин и Алекс Берр из Caltech, а также Каролина С. Лопес из Медицинской школы Университета Массачусетс Чан. Финансирование было предоставлено различными учреждениями, включая Национальные институты здоровья (NIH) и Инициативу Чан Цукерберг.