Iš kairės į dešinę: prof. Saulius Klimašauskas, dr. Vaidotas Stankevičius ir prof. Giedrius Vilkaitis. J. Auškelio nuotr.

Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro Biotechnologijos instituto mokslininkų Vaidoto Stankevičiaus, Povilo Gibo, Bernadetos Masiulionytės, Liepos Gasiulės, Viktoro Masevičiaus, Sauliaus Klimašausko ir Giedriaus Vilkaičio straipsnis „Selective chemical tracking of Dnmt1 catalytic activity in live cells“ paskelbtas prestižiniame ir aukštu cituojamumo indeksu išsiskiriančiame „Molecular Cell“ žurnale. Tame pačiame žurnalo numeryje paskelbtas ir prof. Sauliaus Klimašausko, prof. Giedriaus Vilkaičio ir dr. Vaidoto Stankevičiaus kviestinis interviu apie publikuotą darbą ir jo pagrindinius vykdytojus.

Straipsnyje pristatomas tarpdisciplininės VU mokslininkų komandos sukurtas Dnmt-TOP-seq įrankis, skirtas didelės raiškos selektyviam metiltransferazės (Dnmt) fermento katalitinio aktyvumo gyvose žinduolių ląstelėse sekimui. Jis leidžia pamatyti epigenetinių mechanizmų detales, kurios nebuvo matomos anksčiau naudotais metodais.

GMC mokslininkų grupė daugiau kaip dešimtmetį tyrinėja fermentus – DNR metiltransferazes, kurios žmogaus ląstelėse dalyvauja „įrašant“ epigenetinę informaciją. Šie tyrimai svarbūs ankstyvai vėžinių ir kitų sunkių ligų, pavyzdžiui, diabeto, išsėtinės sklerozės, autizmo, diagnozei, taip pat personalizuotam gydymui.

Viena svarbiausių epigenetinių modifikacijų, reguliuojančių daugelį žinduolių vystymosi procesų ir būtina eukariotų organizmo funkcijų palaikymui, yra DNR metilinimas. DNR metilinimo sutrikimai išbalansuoja įvairių biologinių procesų eigą, sukelia vystymosi defektus ir skatina įvairių patologijų pasireiškimą. Žinduolių ląstelėse DNR metilinimo įrankių rinkinį sudaro trys kataliziškai aktyvios DNR metiltransferazės, t. y. fermentai, įrašantys epigenetinę informaciją DNR: Dnmt1, Dnmt3A ir Dnmt3B.

Nors manoma, kad metiltransferazė Dnmt1 yra daugiausia atsakinga už jau egzistuojančių metilinimo profilių palaikymą po DNR replikacijos, konkretus jos indėlis į DNR metilinimo profilių formavimą nėra pakankamai suprantamas.

Prof. S. Klimašauskas. J. Auškelio nuotr.

„Mes sukūrėme naują įrankį, leidžiantį pamatyti epigenetinių mechanizmų detales, kurios buvo nematomos anksčiau naudotais metodais. Epigenetines žymes DNR, kurios lemia žinduolių ląstelės identitetą ir likimą vystymosi metu, surašo trys nepriklausomai valdomi „rašikliai“. Todėl paprastais tyrimais galima matyti tik galutinį bendrą šių trijų „rašiklių“ gaunamą rezultatą, bet ką konkrečiai ir kada įrašo kiekvienas iš jų į DNR, nebuvo žinoma. Mūsų naujai atrastas metodas leidžia selektyviai sekti vieną iš „rašiklių“ – Dnmt1 metiltransferazės katalitinį aktyvumą gyvose ląstelėse. Panaudoję genomo redagavimo technologiją, mes įgalinome Dnmt1 naudoti skirtingą „rašalą“ ir todėl galime atsekti jo veiklą atskirai nuo kitų dviejų „rašiklių“, – aiškina prof. S. Klimašauskas.

Dnmt-TOP-seq metodas atveria duris daugybei naujų mokslinių tyrimų, leidžiančių išsamiau pažinti ląstelių epigenetinės reguliacijos mechanizmus organizmų vystymosi ir žmogaus ligų atsiradimo atvejais.

„Jis gali būti pritaikytas biochemijos, biomedicinos, nanotechnologijų ir kitose mokslinių tyrimų srityse ir kuriant ligų diagnostikos priemones. Įvairių DNR grandinių zonų žymėjimas naudojant atitinkamas metiltransferazes suteikia galimybę tirti sudėtingo baltymų transliacijos proceso eigą realiu laiku“, – pažymi GMC tyrėjas prof. G. Vilkaitis.

Prof. G. Vilkaitis. J. Auškelio nuotr.

Šis darbas yra Europos mokslo tarybos dotacijos projekto, kol kas vienintelio Lietuvoje, dalis. Šiam atradimui VU mokslininkai panaudojo ne tik genų redagavimo CRISPR-Cas technologiją, bet ir anksčiau jų pačių sukurtus bei patentuotus specifinio biomolekulių žymėjimo ir analizės metodus, pavadintus mTAG (angl. methyltransferase-directed Transfer of Activated Groups) ir TOP-seq (angl. Tethered Oligonucleotide-Primed sequencing), kurie leido atlikti itin tikslų kovalentinį DNR žymėjimą ir analizę gyvose žinduolių ląstelėse.

„Molecular Cell“ yra vienas pagrindinių „Cell Press / Elsevier“ leidyklos mokslo žurnalų, kuriame spausdinami išskirtinio mokslinio lygio molekulinės biologijos srities straipsniai. Leidinio citavimo indeksas pagal Clarivate Analytics ISI Web of Science (IF – 19) 4 kartus viršija agreguotą kategorijos „Biochemistry & Molecular biology“ indeksą ir leidinys patenka tarp 2,5 proc. geriausių šios kategorijos žurnalų (7 vieta iš 297).