Очень вскоре после оплодотворения, контроль эмбрионального развития переходит от существующих ранее материнских генных продуктов до продуктов генов, закодированных ранним эмбрионом (или зигота). Это прохождение генетической полицейской дубинки, названной материнским-к-зиготическому переходом (MZT), плохо понято, потому что существующие технологии обычно были слишком нечувствительны, чтобы захватить полный масштаб эпигенетических изменений, которые это влечет за собой через зиготический геном.
Улучшенная чувствительность μ ЧИП-seq, разработанный совместно Klugland, Жэнем и Джоном Арне Далем из Университета Осло, привел к «некоторым замечательным открытиям, которые полностью изменили нашу точку зрения на эпигенетические механизмы наследования», говорит Жэнь.В текущей газете Жэнь и его коллеги описывают их использование μ ЧИП-seq, чтобы заняться расследованиями, как эпигенетическая информация передана от одного поколения к рядом с, организует MZT.
С этой целью они исследовали в эмбрионах мыши глобальное распределение эпигенетической отметки, которая, как известно, играла решающую роль в регулировании деятельности генов. Эта отметка (H3K4me3) изменяет хроматин – комплекс ДНК и ее упаковки белка – добавляя три идентичных молекулы, известные как группы метила в определенном месте на упаковочном белке, известном как гистон 3.
Даль, ученый посещения в лаборатории Жэня и co-first автор на бумаге Природы, точно настроил технику для отображения таких эпигенетических признаков туда, где только несколько сотен эмбрионов или клеток были необходимы для каждого эксперимента. Предыдущие методы потребовали, чтобы до 10 000 клеток провели подобные исследования.
Другой первый автор, Инкюнг Юнг, Людвиг postdoc в лаборатории Жэня, значительно способствовали вычислительному анализу получающихся данных.Когда ученые сравнили распределение H3K4me3 в незрелых яйцеклетках мыши, они сочли что-то неожиданным: широкие но отличные области генома незрелой яйцеклетки, представляя приблизительно 22% целого, в большой степени отмечены H3K4me3. Эти области быстро уменьшаются в размере в эмбрионах с 2 клетками и в конечном счете сжимаются приблизительно к 1% к 2% генома.«Ключевой урок, который мы извлекли, был то, что гены, которые предназначены, чтобы быть включенными определенно в оплодотворенной яйцеклетке, покрыты этой уникальной доменной структурой хроматина», говорит Жэнь.
Те отметки должны быть удалены специализированными ферментами, чтобы активировать зиготический геном. «Эта отметка – механизм для ооцита, чтобы влиять, какие гены в зиготе активированы. Это – эпигенетический механизм для прохода информации от материнского ооцита до зиготы».
Способность нанести на карту «эпигеномы», используя такое небольшое количество клеток будет ценна к исследованиям рака, так как эпигенетический пейзаж существенно перестроен при раке и способствует явлениям, которые ведет малочисленное поднаселение клеток, такое как устойчивость к лекарству и метастаз.«С лучшим пониманием эпигенетических пейзажей при раковых образованиях мы собираемся иметь больше инструментов, чтобы изучить основание tumorigenesis», говорит Жэнь. «У нас все еще есть длинный путь, чтобы пойти, но наша цель состоит в том, чтобы иметь полное понимание гена регулирующие программы, таким образом, мы можем использовать то знание, чтобы лечить рак и разработать диагностические инструменты».