Геном человека был картирован в четырех измерениях

Участники международного проекта «4D-нуклеом» опубликовали детализированную карту человеческого генома, которая показывает не только его трёхмерную структуру, но и то, как она меняется с течением времени. Если проект «Геном человека» давал статичное описание, то новая работа представляет собой модель с подвижными элементами.

Профессор Фэн Юэ из Северо-Западного университета отмечал, что понимание того, как геном складывается и перестраивается в пространстве, важно для расшифровки работы клетки.

Ранее геном рассматривали как длинную последовательность из четырёх химических оснований — аденина, цитозина, гуанина и тимина. Это сравнивали с книгой рецептов, написанной ограниченным набором «ингредиентов». Подход помог добиться крупных открытий, включая развитие персонализированной медицины и технологий CRISPR, но не отражал реальную сложность структуры генома.

Новая карта показывает, что геном формирует петли, компактно сворачивается и позволяет разным участкам взаимодействовать. Такие процессы влияют на активность генов, формирование клеточных типов и развитие заболеваний. В журнале Nature подчёркивается, что цель проекта — получить данные о трёхмерной организации генома на уровне функциональных элементов для разных клеток и временных стадий.

Используя методы интегративного моделирования, учёные создали 3D-модели геномов эмбриональных стволовых клеток и фибробластов. Они определили расположение доменов и составили каталог из более чем 140 тысяч петлевых взаимодействий для каждого типа клеток, что позволяет понять роль пространственной структуры в регуляции экспрессии генов.

Как и «Геном человека», проект «4D-нуклеом» открывает новые возможности для медицины. Карта может помочь определить, как генетические варианты влияют на работу генов и участие в развитии болезней, включая рак.

Юэ подчёркивал, что трёхмерная структура генома позволит лучше прогнозировать, какие гены затрагиваются патологическими изменениями. После анализа перестроек генома при раке исследователи планируют изучить потенциал эпигенетических препаратов, способных воздействовать на такие структуры.

Проект показывает, что геном — это сложная динамическая система, в которой пространственное расположение элементов напрямую связано с работой клеток и возникновением заболеваний.

Рекомендуем также:

1. Деньги и комфорт — не главное: почему жители покидают самый благоустроенный город России