Полногеномная карта контактов промоторов с нуклеосомным разрешением подтверждает петлевую модель взаимодействий промоторов и энхансеров

Промоторы - это регуляторные последовательности ДНК, расположенные непосредственно перед генами. Промоторы содержат мотивы связывания транскрипционных факторов и являются необходимыми элементами для привлечения полимеразы и начала транскрипции. Они отмечены гистоновыми метками H3K4me2 и H3K4me3. Энхансеры могут находиться очень далеко от генов, но тем не менее активируют их. Они отмечены гистоновыми метками H3K4me1 и H3K27ac.

Согласно наиболее популярной модели, энхансер активирует промотор в момент их сближения в пространстве ядра. При этом разделяющий их участок ДНК выпетливается, поэтому такая модель называется “петлевой”. Однако, с подтверждением этой модели (и признанием её универсальности) имеются определённые сложности. Во-первых, методы для изучения структуры 3D-генома, такие как Hi-C и Micro-C, устроены так, что позволяют исследовать сразу все взаимодействия в хроматине. Доля энхансер-промоторных контактов не велика, поэтому часто их не удаётся детектировать надёжно. Во-вторых, некоторые особенности “обычных” С-методов могут нарушать хрупкие регуляторные взаимодействия даже в фиксированных формальдегидом ядрах (в частности, использование гипотонических буферов для лизиса клеток и детергентов для пермеабилизации хроматина). В-третьих (и это та самая ложка дёгтя в бочке мёда петлевой модели), не всегда получается подтвердить пространственную близость энхансера и подконтрольного ему промотора прямыми наблюдениями, то есть, микроскопически.

Ученые под руководством Сергея Разина разработали новый метод MChIP-C, фактически сомвестив Micro-C с иммунопреципитацией хроматина с антителами против H3K4me3. Это позволило значительно обогатить данные контактами промоторов. Используя новый метод, в человеческих клетках удалось зафиксировать более 100 тысяч контактов промоторов с другими элементами генома.

Способность MChIP-C детектировать контакты энхансеров и промоторов превосходит обычные C-методы для изучения генома в пространстве. Исследователи использовали публично доступные данные ChIP-секвенирования для того, чтобы выяснить, какие белки наиболее представлены в тех точках генома, с которыми контактируют промоторы. Оказалось, что это ацетилтрансфераза p300 и ремоделер хроматина SWI/SNF - характерные компоненты белкового ансамбля энхансеров.

В данных MChIP-C получили независимое подтверждение более двух сотен энхансер-промоторных взаимодействий, ранее идентифицированных в эксперименте по инактивации потенциальных энхансеров с помощью эпигенетического “выключателя” CRISPRi. Таким образом, MChIP-C подтвердил петлевую модель энхансер-промоторной коммуникации. Комбинация Micro-C с иммунопреципитацией – отличный способ для изучения пространственных контактов между участками генома, отмеченными той или иной эпигенетической меткой (Golov et al, 2024).

Golov AK, Gavrilov AA, Kaplan N, Razin SV (2024) A genome-wide nucleosome-resolution map of promoter-centered interactions in human cells corroborates the enhancer-promoter looping model. Elife 12

Источник: vk.com

Комментарии: