В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Developmental Cell, исследователи Нью-Йоркского университета в Абу-Даби сообщили о новом способе восстановления печени. Они обнаружили, что, удаляя части эпигенома, которые играют главную роль в подавлении "прыгающие гены" (я.е. сменные элементы), другие эпигенетические метки были перераспределены.
Эта недавно открытая форма эпигенетической компенсации защищает геном от активации мобильных элементов, но уводит эти компенсирующие эпигенетические метки от их нормальной работы по регулированию экспрессии генов. В результате, когда эти метки лишены их нормальной роли, гены, которые они обычно подавляют, активируются на ранней стадии и поддерживаются во время регенеративного ответа на хирургическое удаление части печени.
Этот тип хирургии актуален для людей, так как он используется при резекции опухолей печени, и регенеративный ответ важен для реакции печени на повреждение. Полученные данные являются значительным шагом вперед в понимании процесса регенерации печени, который уникален среди органов человека, мышей и других млекопитающих.
Исследователи из лаборатории Сэдлера Нью-Йоркского университета в Абу-Даби под руководством доцента биологии Кирстен Сэдлер Эдепли удалили ключевой эпигенетический регулятор UHRF1 в печени мыши. Они обнаружили, что, когда они удалили часть печени, оставшиеся доли реагировали более легко, активируя прорегенеративные гены, активированные ранее, и эта программа регенерации оставалась активной дольше, что приводило к усилению регенерации печени.
Эпигеном относится к коду, который упаковывает геном так, чтобы некоторые части могли быть активированы (i.е. гены), а некоторые части остаются в неактивных доменах – эти спящие части в основном содержат остатки старых вирусов или мобильных элементов, которые стали известны благодаря открытию Барбары МакКлинток, лауреатом Нобелевской премии 1983 года.
Удивительно, но вместо того, чтобы вызывать массовую активацию мобильных элементов или иммунный ответ для смягчения высвобождения мобильных элементов, как было обнаружено в предыдущих экспериментах, они обнаружили дополнительный уровень защиты с помощью другой репрессивной эпигенетической метки (H3K27me3). Эта метка была перераспределена с промоторов генов для подавления мобильных элементов при отсутствии метилирования ДНК, тем самым компенсируя потерю метилирования ДНК. Когда эта метка перераспределяется, она теряет свою роль в репрессии генов, которые способствуют регенерации печени. Таким образом, печень, в которой отсутствует UHRF1, может быстрее восстанавливаться.
"Когда H3K27me3 компенсирует потерю метилирования ДНК, это приводит к благоприятной эпигенетической среде для регенерации печени," сказал Сэдлер Эдепли. "Будет интересно изучить, могут ли препараты, которые могут модифицировать эпигеном, вызывать эпигенетическую компенсацию и увеличивать способность печени к регенерации в случаях заболевания или недостаточности печени." Шуанг Ван, научный сотрудник лаборатории Сэдлера Эдепли, работавшая в своей группе в Медицинской школе Икана на горе Синай, провела исследование в сотрудничестве с членами лаборатории Нью-Йоркского университета, а также Эмили Бернштейн и Амайей Луджамбио из Нью-Йорка.