Міжнародна група вчених вперше виявила механізм, який контролює реплікацію (подвоєння) молекули ДНК. Протягом десятиліть залишалося невідомим, як забезпечується правильна і безпомилкова черговість копіювання окремих фрагментів ДНК. Стаття дослідників опублікована в журналі Cell.
Синхронізацією реплікації ДНК (англ. Replication timing, RT) називається процес, завдяки якому сегменти ДНК копіюються в певному порядку. Це властиво еукаріотичних клітин, де молекули ДНК є дуже довгими. Під час поділу клітини вся ДНК в ній подвоюється. Копіювання починається з різних точок початку реплікації, але не з усіх одночасно. Очевидно, що існує якийсь генетичний механізм, який визначає порядок.
До сих пір залишалося погано вивченим, як гени регулюють реплікацію хромосоми, незважаючи на десятиліття досліджень процесу подвоєння. За словами Девіда Гілберта (David Gilbert) з Університету штату Флорида, одного з авторів роботи, для вчених це була складна загадка, і тільки зараз знайшлося її рішення.
Біологи використовували CRISPR-систему для внесення в ДНК ембріональної стовбурової клітини мишей делецій (видалення цілих генів або їх частин) і інверсій (поворот ділянки хромосоми на 180 градусів). Модифікація проводилася в топологічно-асоційованому домені (TAD) – кластері генів, які мають схожу активність і все разом складові елемент тривимірної структури молекули ДНК. В даному випадку TAD був пов’язаний із забезпеченням плюріпотентності – важливого властивості ембріональних клітин перетворюватися в усі інші клітини зародка.
Виявилося, що видалення трьох ділянок всередині TAD призводить до зміщення синхронізації по всьому домену, порушень в структурі TAD і припинення транскрипції. Ці ділянки, названі контрольними елементами ранньої реплікації (ERCE), є сайтами для зв’язування різних регуляторних молекул, в тому числі контролюючих плюріпотентность транскрипційних факторів (Oct4, Sox2, Nanog; OSN), які впливають на активність важливих для розвитку ембріона генів.
