Некодирующая РНК Jpx участвует в формировании петель хроматина

CTCF — это архитектурный белок, формирующий петли хроматина путем парного взаимодействия двух копий белка, связанных с ДНК в специфичных сайтах. Формирование петли происходит путем протягивания ДНК через когезин — белок, имеющий форму кольца. CTCF может сближать энхансер и промотор и таким образом активировать экспрессию генов, в частности, связанных с развитием. В новой работе ученые показали, что связывание CTCF с ДНК регулируется некодирующей РНК Jpx. Предпосылками к открытию были сведения о том, что CTCF содержит РНК-связывающий сайт, и удаление этого сайта влияет на нормальное формирование петель хроматина. Кроме того, стало известно, что РНК Jpx способна вытеснять CTCF с промотора гена Xist на X-хромосоме, что важно для ее инактивации.

Исследование было проведено на эмбриональных стволовых клетках мыши. CHART-seq анализ, применяемый для выявления сайтов связывания РНК с ДНК, показал, что Jpx имеет около 5 тысяч сайтов связывания по всему геному, среди которых были избыточно представлены промоторы. При нокдауне Jpx экспрессия 738 генов значимо снизилась, а экспрессия 162 генов повысилась. Среди дифференциально экспрессируемых генов 349 играют роль в развитии и дифференцировке. Анализ сайтов связывания Jpx с ДНК выявил 18 последовательностей, с которыми Jpx связывается чаще всего. Среди них одна практически совпадала с CTCF-связывающей последовательностью.

В эмбриональных стволовых клетках мыши выявили 60 944 сайта связывания CTCF. Они делятся на два типа, различающиеся своей консенсусной последовательностью — сайты с низкой и с высокой аффинностью к CTCF. При удалении Jpx из клетки большинство сайтов осталось неизменными, но появились 8 595 новых и 2 619 были потеряны. Оказалось, что именно в сайтах с низкой аффинностью наблюдаются наибольшие изменения при удалении Jpx, в то время как сайты с высокой аффинностью к CTCF обычно не меняются. Авторы продемонстрировали, что даже при низких концентрациях Jpx нарушает связывание CTCF с ДНК в сайтах с низкой аффинностью.

Нокдаун Jpx приводит к значительным изменениям в формировании петель хроматина — границы 72–75% петель хроматина оказались сдвинуты. При этом смещение границ петель хроматина происходило не в случайном порядке, а на небольшие расстояния — до ближайших соседних сайтов связывания CTCF, что соответствует модели формирования петель путем их протягивания через кольцо.

Авторы считают, что некодирующая РНК Jpx может играть особую роль при дифференцировке клеток — ее уровень при этом значительно возрастает и может менять общий профиль экспрессии в клетке. Учитывая большое число разных транскриптов, связывающихся с CTCF, исследователи предполагают, что это не единственная РНК, которая вовлечена в процесс формирования структуры хроматина.