Вчені створили найдетальнішу 4D-карту людського геному

Науковці з міжнародного консорціуму 4D Nucleome створили найдетальніші чотиривимірні карти людського геному, які відстежують, як хромосоми згортаються, утворюють петлі та переміщуються в окремих клітинах. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.

Проєкт каталогізував понад 140 тисяч петель хроматину для кожного типу клітин і побудував тривимірні моделі високої роздільності, які точно визначають розташування генів відносно регуляторних елементів, що їх контролюють. Дослідники стверджують, що такі карти можуть змінити підхід до з'єднання некодуючих варіантів ДНК з генами, на які вони впливають, і потенційно відкрити нові терапевтичні шляхи.

Співавтором дослідження виступив науковець Північно-Західного університету Фен Юе. Карти базуються на даних ембріональних стовбурових клітин людини та імортилізованих фібробластів. Для створення моделей команда об'єднала десятки геномних аналізів, включно з Hi-C, Micro-C, DamID, SPRITE та одноклітинним Hi-C. Інтегровані набори даних було передано на платформу інтегративного моделювання геному, яка згенерувала ансамблі з тисячі одноклітинних тривимірних структур з роздільністю приблизно 200 кілобаз.

Команда створила комбінований набір приблизно 141 365 петель в ембріональних стовбурових клітинах H1 та близько 146 140 петель у фібробластах HFFc6 з детальними анотаціями якорів петель і типів хромосомних доменів. Автори також визначили стани SPIN, які описують, наскільки близько певний локус розташований до ядерних орієнтирів, таких як ядерні плями або ядерна пластинка.

Більшість пов'язаних із хворобами варіантів ДНК потрапляють у некодуючі регіони, далеко від генів, на які вони впливають. Детальна тривимірна структура дозволяє дослідникам передбачати, які гени можуть бути порушені цими варіантами на основі фізичної близькості в ядрі. Консорціум повідомляє про тривимірні зміни при різних видах раку, включно з лейкемією та деякими пухлинами мозку.

Фен Юе зазначив, що карти надають основу для прогнозування генів, які можуть бути уражені патогенними варіантами. Наступна мета команди — дослідити, чи можна змінити структури геному за допомогою ліків, таких як епігенетичні інгібітори. Усі набори даних та інтерактивні моделі доступні через портал 4DN Data Portal.