Учёные впервые проследили за движениями ДНК в 3D

ДУШАНБЕ, 01.07.2023 /НИАТ «Ховар»/. Международная группа ученых разработала подход, который позволяет наблюдать за взаимодействиями соседних участков скрученных нитей ДНК внутри ядер клеток. Научная группа впервые успешно применила его на практике. Как передает НИАТ «Ховар» со ссылкой на ТАСС, об этом сообщила в пятницу пресс-служба Института науки и технологий Австрии (ISTA). Статья с описанием исследования опубликована в журнале Science.

«Цепочка ДНК некоторых организмов может достигать в длину нескольких метров, при этом размер клеточного ядра измеряется в микронах», — пояснил научный сотрудник ISTA Давид Брюкнер, чьи слова приводит пресс-служба института. Чтобы уместиться в столь ограниченном пространстве, ДНК принимает форму двойной спирали и «наматывается» на специальные белки, как на катушку. В таком виде наследственная информация хранится в хромосомах внутри клеточных ядер.

Брюкнер добавил, что плотно «упакованные» в хромосоме структуры ДНК находятся в постоянном движении, и это важная особенность. Для активации конкретного гена два участка ДНК должны сблизиться и связаться друг с другом.

«В прошлом мы могли изучать то, как далеко расположены друг от друга эти элементы, только в один конкретный момент, но не могли анализировать, как меняется их положение с течением времени», — сказал физик. Теперь ученые разработали подход, который позволяет отслеживать перемены в трехмерной структуре генома в режиме реального времени.

В рамках новой работы исследователи модифицировали геном мушек-дрозофил. Ученые встроили в участки хромосом, влияющие на уровень активности генов, светящиеся метки синего и зеленого цвета. Когда при сближении этих сегментов активировался нужный ген, он подсвечивался красным. Это позволило отслеживать подобные взаимодействия между нитями ДНК.

Последующие наблюдения подтвердили, что взаимодействия между удаленными друг от друга участками хромосом действительно играли важную роль в активации генов. Дополнительный анализ данных указал на две разные особенности, характерные для движений нитей ДНК.

С одной стороны, исследователи нашли свидетельства того, что некоторые участки хромосом вели себя как эластичные нити, совершающие быстрые случайные движения. При этом ученые обнаружили, что структуры ДНК были «скручены» очень плотно. Исследователи пишут, что не ожидали увидеть сочетание быстрых движений и столь плотной «упаковки» нитей ДНК.

Такая комбинация может говорить о способности ДНК «запускать» активацию генов даже на очень далеких друг от друга участках хромосом. Множество случайных движений в тесном соприкосновении повышает шанс встречи нужных регионов ДНК. Ранее исследователи не учитывали это в расчетах.

В дальнейшем эти результаты, как надеются авторы, помогут уточнить то, как взаимодействуют гены на разных концах цепочек ДНК. Потенциально это может изменить подход к лечению болезней, возникающих из-за сбоев в процессе чтения ДНК, в том числе многих форм рака.

ФОТО: Mario Tama/Getty Images