Новые механизмы самоорганизации в живой клетке обнаружили российские ученые - Гранит науки - 2015-12-03

Группа исследователей под руководством Сергея Разина из Института биологии гена РАН, изучая на дрозофилах особенности трехмерной структуры ДНК-белковых волокон хроматина, основного вещества хромосом, в котором реализуется генетическая информация, обнаружила самоорганизацию этих волокон в специфические пространственные структуры. Хромосомы клеточного ядра несут основную часть генетической информации об организме, которая записана на очень длинных молекулах ДНК. Тогда как диаметр ядра обычно порядка сотых долей миллиметра или меньше, длина ДНК, составляющей, например, человеческий геном, достигает двух метров, из чего ясно, что такая молекула должна быть очень плотно упакована.

Запутывание нитей ДНК предотвращают белки-гистоны, на которые она намотана, как на катушку. Множество таких «катушек» уложено таким образом, что некоторые участки нитей ДНК оказываются очень близко друг к другу и взаимодействуют с образованием компактных агрегатов. Эти агрегаты имеют название, это топологически ассоциированные домены (ТАДы). Участки, расположенные между ними - интер-ТАДы, они друг с другом не взаимодействуют. Природа пограничной зоны между ТАДами непонятна. До сих пор предполагалось, что само существование этой границы обусловлено присутствием специальных «разделительных» геномных элементов – инсуляторов. Но никто не мог объяснить механизм их действия.

В мультидисциплинарном исследовании с участием российских биологов, биоинформатиков и физиков было показано, что ТАДы разделены активными участками генома, которые, как отмечает портал Phys.org, несут «хозяйствующие» гены и работают во всех типах клеток. Невозможность укладки хроматина в компактные ТАДы в участках активных генов объясняется свойствами самого вещества хромосом. На основании анализа активности генов и компьютерных симуляций, которые были проведены на суперкомпьютере «Ломоносов» в МГУ, авторы предположили, что ТАДы образуются в результате процесса самоорганизации. «Известно, что изменение границ ТАДов может приводить к врожденным порокам развития конечностей, таким как синдактилия и полидактилия», – цитирует одного из авторов публикации Екатерину Храмееву из Учебно-научного центра «Биоинформатика» при Институте проблем передачи информации РАН пресс-релиз института. «Новые исследования в этой области позволят понять фундаментальные принципы укладки хромосом, а также их связь с регуляцией правильной работы генов», пояснила исследовательница. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».