Искусственный белок на основе dCas9 контролирует метилирование гистонов

Репрессивный комплекс Polycomb 2 (Polycomb Repressive Complex 2, PRC2) отвечает за внесение в хроматин метки H3K27me3, которая играет важнейшую роль в дифференцировке клеток. В состав PRC2 входит субъединица-«читатель» EED, считывающая метку H3K27me3, и субъединица-«писатель» EZH2, которая отвечает за внесение новых меток H3K27me3. Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Cell Reports, создали белок EB, который связывает EED и конкурирует с EZH2, из-за чего комплекс PRC2 становится неактивным. Ученые сшили EB с Cas9 без нуклеазной активности (dCas9), благодаря чему он может таргетировать определенные локусы в геноме и прицельно подавлять работу PRC2. Новый инструмент получил название EBdCas9.

Авторы проверили эффективность EBdCas9 на примере гена TBX18, кодирующего транскрипционный фактор, который способствует росту клеток и особенно важен для превращения миоцитов в синоатриальные клетки в ходе эмбрионального развития. В индуцированных плюрипотентных стволовых клетках промотор этого гена содержит как репрессивную метку H3K27me3, так и метку активного хроматина H3K4me3. Авторы работы подобрали гидовые РНК к промотору TBX18 и с их помощью привлекли к нему EBdCas9. В зависимости от того, какой именно участок был выбран в качестве мишени, уровень экспрессии TBX18 удалось повысить в 50–60 раз.

Чтобы изучить, как EBdCas9 влиял на эпигеномный ландшафт промотора TBX18, авторы исследования произвели иммунопреципитацию хроматина с последующим анализом осажденной ДНК с помощью количественной ПЦР. Исследователи оценили количество dCas9 и EZH2, а также метки H3K27me3 в одном из участков промотора TBX18. Они показали, что белок dCas9 в составе EBdCas9 действительно привлекался к участку-мишени, при этом количество субъединиц EZH2 и меток H3K27me3 в нем снижалось. Аналогичные результаты были получены и для трех других генов: p16, задействованного в регуляции клеточного цикла, а также CDX2 и GATA3, которые принимают участие в трансдифференцировке клеток трофобласта. В случае гена TBX18 с помощью EBdCas9 ученые выявить функциональный TATA-бокс, локализованный примерно на 500 нуклеотидов выше точки старта транскрипции.

Авторы исследования полагают, что созданный ими инструмент найдет применение в биомедицинских исследованиях, связанных с изучением эпигенома, и, возможно, станет средством для лечения разнообразных заболеваний, включая рак.