Исследователи использовали систему, чтобы идентифицировать десятки регуляторных элементов ДНК, которые действуют вместе, чтобы управлять переключением от эмбриональной экспрессии гемоглобина к взрослой. Метод также может быть использован для изучения других заболеваний, связанных с регуляцией генов.
Регуляторные элементы, также называемые генетическими переключателями, разбросаны по некодирующим участкам ДНК. Эти области не кодируют гены и составляют около 98% генома.
Элементы имеют множество названий – энхансер, репрессор, инсулятор и др. – но конкретные гены, которые они регулируют, как регуляторные элементы действуют вместе, и ответы на другие вопросы остаются неясными.
«Без высокопроизводительной системы определение ключевых регулирующих элементов часто происходит очень медленно», – сказал автор-корреспондент Йонг Ченг, доктор философии.D., Св. Джуд Отделения гематологии и компьютерной биологии. Митчелл Вайс, M.D., Ph.D., Кафедра гематологии, является соавтором-корреспондентом.
«Например, несмотря на десятилетия исследований, было идентифицировано менее половины регуляторных элементов и связанных генетических вариантов, которые определяют уровни гемоглобина плода», – сказал Ченг.
Прецизионное редактирование предоставляет ключевые сведения о регуляции экспрессии генов
Новая система сочетает в себе алгоритмы биоинформатического прогнозирования и инструмент редактирования базового аденина с тестами для измерения того, как редактирование базового гена влияет на экспрессию гена. Базовое редактирование работает более точно, чем традиционные инструменты редактирования генов, такие как CRISPR / Cas9, путем изменения одной буквы в четырехбуквенном алфавите ДНК с высокой эффективностью без создания больших вставок или удалений.
Исследователи использовали базовый редактор ABEmax, чтобы внести 10 156 конкретных изменений в 307 регуляторных элементов, которые, как было предсказано, влияют на экспрессию гемоглобина плода. Выражение может изменять тяжесть нарушений гемоглобина, таких как серповидноклеточная анемия. Изменения изменили основания ДНК аденин и тимин на гуанин и цитозин.
Исследование сосредоточено на регуляторных элементах в генах BCL11A, MYB-HBS1L, KLF1 и бета-подобных генах глобина.
Используя этот подход, ученые подтвердили несколько известных регуляторных элементов экспрессии гемоглобина плода и определили множество новых.