Исследование паттерна фрагментации свободной циркулирующей ДНК для анализа профилей экспрессии генов

При апоптозе ДНК клетки конденсируется и разрезается эндонуклеазами, после чего попадает в кровяное русло. Такая ДНК названа свободной циркулирующей ДНК и в норме наблюдается при гибели гранулоцитов и лимфоцитов, при  разрушении синцитиотрофобласта во время беременности или при обычных повреждениях ткани. В то же время фрагментация и образование свободной циркулирующей ДНК наблюдается при апоптозе клеток раковой опухоли. Паттерн ее фрагментации согласуется с расположением нуклеосом на ДНК, поскольку эндонуклеазы имеют доступ только к свободным от гистонов, линкерным участкам ДНК. Анализируя короткие фрагменты ДНК в крови, можно восстановить характер укладки нуклеосом в геноме, что позволяет судить об уровне экспрессии онкогенов или генов опухолевой супрессии, непосредственно связанных с развитием злокачественной опухоли.

Для анализа мы выбрали публичные данные здоровых и больных раком пациентов. Циркулирующую ДНК выровняли на геном, построили фазограммы сайтов, отражающие плотность и регулярность упаковки нуклеосом в образцах. Получили фрагменты, по длине соответствующие мажорной (мононуклеосомы) и минорной (динуклеосомы) фракции ДНК. Определение частот нуклеотидов и GCсостава по позициям по всей длине моно- и динуклеосом, а также по краям фрагментов, показало, что на краях фрагментов повышен процент A/T нуклеотидов. По видимому, это способствует позиционированию нуклеосом в геноме. Также мы выбрали группы генов опухолевой супрессии и онкогенов для оценки плотности упаковки нуклеосом вблизи их стартов транскрипции. Сравнение нуклеосомного паттерна в этих генах в норме и патологии позволит сделать выводы об уровнях экспрессии данных генов в раковых образцах.