Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • БиоМолТекст-18

Геном в 3D

Генетики получили первую «трехмерную фотографию» генома человека

РИА Новости

Молекулярные биологи из США получили первую детальную трехмерную карту генома, на которой можно увидеть, как расположены все известные гены и участки «мусорной» ДНК внутри ядра живой клетки. Она была представлена в статье в Journal of Cell Biology (Chen et al., Mapping 3D genome organization relative to nuclear compartments using TSA-Seq as a cytological ruler).

«Мы пока не понимаем, почему ДНК уложена в ядре подобным образом. С другой стороны, уже сейчас можно сказать, что даже небольшие сдвиги хромосом, на несколько сотен нанометров в ту или другую сторону, могут сильно влиять на уровень активности генов», – рассказывает Эндрю Бельмонт (Andrew Belmont) из университета Иллинойса в Урбане (в пресс-релизе Researchers develop “cytological ruler” to build 3D map of human genome – ВМ).

Вопреки представлениям обывателей, хромосомы приобретают характерную Х-образную форму и становятся хорошо заметными в микроскоп только во время деления клетки. Во время интерфазы, периода спокойствия, они теряют свою форму и превращаются в своеобразный клубок из тесно переплетенных нитей, чей «формат» упаковки и сам факт существования вызывает большой интерес со стороны биологов и физиков.

Этот клубок, напоминающий по своей структуре брикет лапши быстрого приготовления, как предположили советские ученые еще в 1988 году, представляет собой так называемый фрактальный клубок – особую математическую структуру из пересекающихся кривых, чьи завитки повторяют, как и все фрактальные объекты, форму всей хромосомной нити.

Молекулярные биологи, как отмечает Бельмонт, давно пытаются «распутать» его и понять, зачем клетка упаковывает генетический код подобным образом и как расположены внутри него различные гены, жизненно важные для функционирования всех тканей тела.

Его команда смогла решить эту задачу, воспользовавшись тем, что в ядре присутствует большое количество так называемых «спеклов» – плотных шарообразных структур РНК и белков, разделяющих отдельные нити «клубка» хромосом. Они, как сегодня считают ученые, играют важную роль в чтении генов, однако их точную роль еще предстоит раскрыть.

Бельмонт и его коллеги поменяли геном человеческих клеток таким образом, что внутри спеклов начали накапливаться молекулы особого фермента, пероксидазы хрена.

Он одновременно исполняет две задачи – «подсвечивает» нити хромосом, окисляя различные органические соединения, и помечает отдельные гены при помощи тирамида, одной из вырабатываемых им молекул. Как правило, чем ближе ген находится к спеклу, тем больше тирамидовых меток появится на его поверхности.

speckles.jpg
Фото: Chen et al., 2018

Подобный трюк, как объясняет биолог, позволяет не только получить точную трехмерную фотографию «клубка» хромосом, но и узнать, какие гены находятся в произвольной точке этой структуры. Для этого достаточно извлечь ДНК из клетки, расшифровать ее структуру и подсчитать число меток на поверхности каждого гена.

Опираясь на подобные идеи, генетики получили полноценные трехмерные фотографии хромосом в ядре раковых клеток, извлеченных из организма людей, страдавших от лейкемии.

Первый же анализ этих снимков, как отмечает Бельмонт, неожиданно указал на то, что активность генов не зависит от того, как близко к центру ядра они находятся, о чем говорили прошлые попытки распутать «хромосомный клубок». На самом деле, самые «читаемые» гены расположены неподалеку от спеклов и других полостей, причины чего еще предстоит выяснить.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

хромосомы визуализация экспрессия генов Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Как выглядит ДНК

В коротком видеоролике просто и наглядно показано, как на самом деле выглядит ДНК и как она упакована внутри клеток.

читать

Хромосомы яйцеклетки в 3D

Модифицированный метод определения трехмерной организации хромосом позволил получить 3D-карту ДНК в зрелых яйцеклетках до и после оплодотворения.

читать

Создана трехмерная карта ДНК

Ученые из Кембриджа создали первую трехмерную карту генома млекопитающих в отдельной клетке. Она показывает, как вся ДНК клетки мыши свернута внутри клеточного ядра.

читать

Хромосомы, я вас насквозь вижу!

Новый метод атомно-силовой микроскопии позволяет проследить движение ДНК как снаружи, так и внутри ДНК-белковых комплексов и в деталях рассмотреть теломеры на концах хромосом.

читать

Деление клеток: свет, мотор, гены, еще гены...

Авторы подавляли экспрессию отдельных генов и наблюдали, как это скажется на процессе деления клеток. Они зарегистрировали более 19 миллионов делений, создали около 190 000 видеофайлов и идентифицировали почти 600 генов, влияющих на процесс митоза.

читать