Ученые Университета Вирджинии, Калифорнийского университета и Университета Вашингтона впервые представили полный атлас генной активности взрослого многоклеточного животного — свободноживущей нематоды Caenorhabditis elegans. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Несмотря на то, что круглый червь C. elegans является относительно простым модельным организмом, он состоит почти из 200 различных типов клеток, чья специализация и функционирование зависит от сети активных генов в их ядрах. Для лучшего понимания и предсказания молекулярных механизмов, лежащих в основе жизнедеятельности многоклеточного организма, ученые составили атлас экспрессии генов на уровне каждого типа клеток.
Атлас C. elegans включает 180 типов клеток, включая 20 основных и более 150 специализированных, в том числе различные зародышевые клетки и клетки, участвующие в размножении и откладывании яиц, характерные для взрослых гермафродитов. Атлас также охватывает 19 657 активных генов, которые определяют специализацию и функционирование этих клеток. Так, было идентифицировано 172 гена домашнего хозяйства, которые отвечают за жизненно важные функции и постоянно экспрессируются во многих тканях и органах нематод.
В регуляции активности генов принимают участие факторы транскрипции — белки, которые связываются с ДНК, способствуя или подавляя транскрипцию определенных генов. Факторы транскрипции тем самым влияют на то, по какому пути специализации пойдет та или иная клетка. С помощью атласа ученым удалось предсказать 7541 разнообразных профилей активных факторов транскрипции, специфичных для конкретных типов клеток.
Исследователи также спрогнозировали тысячи межклеточных взаимодействий во всем теле нематоды и определили, какие именно клеточные рецепторы и связывающиеся с ними молекулы (лиганды) их опосредуют. Все эти прогнозы ожидают дальнейшего экспериментального подтверждения.