Создана первая в мире мышь, делающая активность генов видимой

Графическая аннотация. Автор: Journal of Molecular Biology (2026). DOI: 10.1016/j.jmb.2025.169395

ДНК можно представить как огромную библиотеку, хранящую всю генетическую информацию. Клетки не используют эту информацию всю сразу. Вместо этого они копируют только необходимые части в РНК, которая затем используется для производства белков — основных строительных блоков жизни. Этот процесс копирования называется транскрипцией, и его осуществляет молекула, известная как РНК-полимераза II.

Когда РНК-полимераза II начинает активно транскрибировать ДНК, на её хвостовой области, в специфическом сайте под названием Ser2, появляется небольшая химическая группа — фосфат. Этот фосфат служит сигналом о том, что транскрипция идёт полным ходом. До сих пор наблюдение этого сигнала требовало остановки клеточной активности и химической обработки клеток для визуализации фосфата. В результате было невозможно увидеть, как транскрипция динамически меняется в живых клетках.

Чтобы преодолеть это ограничение, исследовательская группа под руководством профессора Хироши Кимуры из Токийского научного института (Science Tokyo) выбрала другой подход. Вместо того чтобы «замораживать» клетки в один момент времени, они стремились отслеживать транскрипцию непрерывно, не останавливая жизнедеятельность клеток.

Команда сосредоточилась на флуоресцентном белке под названием «минтбоди» (mintbody), который был разработан на основе антитела, специфически связывающегося с фосфатной меткой, появляющейся только во время активной транскрипции. Профессору Кимуре и его коллегам удалось создать мышь, которая экспрессирует этот минтбоди по всему телу. В результате они стали первыми в мире, кому удалось напрямую визуализировать участки активной транскрипции в клетках живого организма.

Их исследование опубликовано в Journal of Molecular Biology.

Почему это важно

Подобно бесчисленным мерцающим огонькам в тёмной комнате, транскрипция постоянно происходит внутри клеточного ядра. Используя мышь с минтбоди, исследователи наблюдали сотни и тысячи светящихся точек — представляющих активно работающую РНК-полимеразу II — практически во всех тканях, включая мозг, печень и почки.

Интересно, что количество светящихся пятен сильно варьировалось в зависимости от типа клеток. Например, Т-клетки, тип иммунных клеток, участвующих в защите организма от вирусов и аномальных клеток, демонстрировали множество ярких сигналов.

Напротив, нейтрофилы, другой тип иммунных клеток, показывали гораздо меньше сигналов. Эти различия явно отражают то, насколько активно каждый тип клеток транскрибирует генетическую информацию в соответствии со своей ролью.

Исследователи также отметили, что транскрипция высоко активна в развивающихся и дифференцирующихся клетках, в то время как в полностью зрелых клетках она становится гораздо более стабильной. В семенниках им удалось отследить динамические изменения транскрипции вплоть до стадии, где она почти полностью останавливается во время формирования сперматозоидов.

Что дальше

Эта технология предоставляет мощный новый инструмент для понимания фундаментальных биологических процессов, таких как развитие и дифференцировка клеток. Комбинируя эту мышь с моделями заболеваний — например, рака или старения — исследователи смогут напрямую наблюдать, чем отличается транскрипция в здоровых и больных клетках.

Кроме того, этот подход может послужить новым способом оценки того, как лекарства влияют на транскрипцию, открывая двери для применения в разработке препаратов и иммунологических исследованиях.

Кимура говорит:

«До сих пор большинство исследований транскрипции было сосредоточено на культивируемых клетках. Это исследование показало, что транскрипция в живых тканях гораздо более разнообразна, чем мы ожидали. Возможность напрямую наблюдать за работой генов позволяет нам запечатлеть конкретные образы жизненных процессов, которые ранее были недоступны. Поскольку эту технологию можно применять ко многим организмам, мы считаем, что она значительно продвинет будущие исследования транскрипции и экспрессии генов».

Источник: Institute of Science Tokyo

Интересный факт: Методы визуализации биологических процессов в реальном времени, подобные описанному, являются частью быстро развивающейся области биологической визуализации. Учёные уже создавали мышей, светящихся в темноте благодаря другим флуоресцентным белкам (например, зелёному флуоресцентному белку GFP), но создание животного, которое визуализирует именно процесс транскрипции генов, является уникальным достижением. Это открывает путь к наблюдению за тем, как гены «включаются» и «выключаются» в ответ на различные стимулы, болезни или лекарства прямо в живом организме.