Геном хранит информацию о развитии организмов. Каждая клетка несет эту информацию, плотно упакованную на нити ДНК два метра длиной в ядро клетки, и определенные эпигенетические механизмы управляют доступом к ‘проекту жизни’. Поскольку каждый тип клетки в организме млекопитающих требует доступа к геномным областям пространственным темпом определенным способом, эпигеном крайне важен для определения клеточной идентичности.
Уже известно, что различные эпигенетические механизмы связаны с клеточной дифференцировкой. Особенно обязательный methylation ДНК, в которой группы метила привязаны к определенным нуклеотидам двухспиральной ДНК.
Недавние исследования также показывают, что процессы дифференцирования сопровождаются перестройкой трехмерного сворачивания ДНК. Вплоть до сих пор, однако, было неясно, что на первом месте во время дифференцирования кардиомиоцита: перестройка сворачивания ДНК в клеточном ядре или methylation ДНК – и зависят ли эти механизмы друг от друга.
Чтобы обратиться к этому вопросу, руководитель группы Фрайбургскими фармакологами использовал современные упорядочивающие методы. Они позволили нанести на карту трехмерную организацию генома, а также эпигенетические механизмы во время дифференцирования кардиомиоцитов через весь геном. С этой целью исследователи установили методы для изоляции кардиомиоцитов в различных стадиях развития от здоровых сердец мыши. Определенный анализ типа этой клетки был важен, чтобы продемонстрировать, что есть близкое взаимодействие между эпигенетическими механизмами и пространственное сворачивание ДНК в ядре кардиомиоцитов.
Сравнение различных этапов развития показало, что тип пространственного сворачивания ДНК определяет, какие methylation образцы сформированы и какие гены активированы. Исследователи доказали, что пространственное расположение ДНК не зависит от ДНК methylation с клетками, среди прочего, у которых нет ДНК methylation вообще.
Трехмерная организация генома – таким образом центральный распределительный щит для определения клеточной идентичности. В будущем исследователи хотят использовать этот выключатель, чтобы управлять клеточными функциями.