Наблюдение за работой генов

27.07.2010
Теперь ученые могут наблюдать экспрессию отдельных генов в человеческой клетке в реальном времени. Знание о динамике экспрессии гена может помочь объяснить вариации этого процесса у генетически идентичных клеток, а также молекулярные механизмы возникновения опухолей.

Ранее, чтобы описать процесс синтеза белков, биохимики и биологи клетки изучали поведение тысяч или миллионов клеток, а затем использовали усредненные данные для характеристики процесса. Позже, в 1990-х гг. ученые разработали методику, позволяющую маркировать гены таким образом, чтобы они продуцировали флуоресцентный сигнал в момент синтеза молекулы мРНК, на основе которой далее строится интересующий белок. Ученые получили видеоизображения нескольких генов бактерий и одноклеточных эукариотических организмов и обнаружили, что каждый раз при синтезе молекулы мРНК происходит вспышка и угасание флуоресцентного сигнала. Однако до настоящего времени никто не применял методов визуализации для наблюдения за работой генов млекопитающих.

Главной проблемой более ранних методов, применяющихся для визуализации процесса транскрипции в клетках млекопитающих (синтеза мРНК на основе ДНК генов), было то, что приходилось внедрять в клетку тысячи копий меченых генов, которые, оказавшись внутри клетки, в случайном порядке встраивались в геном, а, поскольку известно, что в одних участках генома транскрипция идет активно и с высокой скоростью, а в других – нет, такой процесс мог препятствовать экспрессии других генов.

«Мы создали особую клеточную линию, содержащую в своем геноме специальную целевую последовательность ДНК, куда и будет внедряться ген, - говорит Ярон Шав-Тал (Yaron Shav-Tal), клеточный биолог из Университета Бар-Илан (Bar-Ilan University) в Рамат-Гане (Израиль), - Таким образом, можно получить разные клеточные линии и не беспокоиться относительно того, куда встроится ген».

Шав-Тал и его коллеги подробно описали свой метод в статье, недавно опубликованной в журнале Nature Methods. Для проверки метода они создали 2 клона человеческих эмбриональных клеточных линий с измененной версией гена циклина D1, контролирующего клеточный цикл. Оба клона содержали последовательность ДНК, которая позволяла специальному флуоресцентному белку, синтезируемому клеткой, связываться с мРНК гена циклина D1 в момент транскрипции. Экспрессия гена в одном из клонов осуществлялась с помощью естественного промотора – участка ДНК, распознаваемого ферментом полимеразой, которая синтезирует мРНК на основе молекулы ДНК. Другой клон клеток содержал в гене специальный вирусный промотор, повышавший экспрессию генов, проводя к синтезу большого количества мРНК.

Визуализируя процесс на уровне одного гена, ученые могли наблюдать разную механику процессов транскрипции, опосредованных человеческим и вирусным промоторами. Клетки с обычным промотором останавливались на 20 минут каждые 200 минут, в то время как клетки с вирусным промотором оставались активными в течение 10 часов.

По словам Шав-Тала, метод позволит исследователям изучать механизмы работы и других промоторов, таких, например, как феномен пульсирования синтеза гормонов, продуцируемых клетками эндокринной системы. «Теперь люди поймут, что даже в целой популяции клеток, которые кажутся идентичными, каждая имеет свой неповторимый профиль экспрессии генов».

http://www.cbio.ru/modules/news/article.php?storyid=3559


Новости и события
Более 52% крупных организаций страны внедряют искусственный интеллект в своей деятельности
17.01.2023

Зам. Председателя Правительства Дмитрий Чернышенко принял участие в церемонии подписания соглашения о сотрудничестве между бизнесом и государством по «дорожным картам» высокотехнологичных направлений, в том числе по искусственному интеллекту.

Соглашение по развитию высокотехнологичного направления «Технологии новых материалов и веществ»
17.01.2023

До 2030 г. по четырём направлениям (композиты, редкоземельные металлы, аддитивные технологии, цифровое материаловедение) предстоит разработать почти сотню новых продуктов.

Денис Мантуров посетил международный форум InnoFood 2022
29.09.2022

форум InnoFood 2022 – главная площадка диалог государства и бизнеса по актуальным вопросам FoodTech.