Лента TH Новости Биоинженерия


Ученые разобрались в вопросе организации ДНК

∴ 205

Если растянуть цепи ДНК нашего тела в одну линию, мы получим дорогу до Плутона. В связи с этим возникает вопрос: как именно природе удалось собрать весь этот материал и грамотно упаковать в клетки?

469

Ответ на эту биологическую загадку имеет центральное значение для понимания того, как трехмерная организация ДНК в ядре влияет на нашу биологию. Это связано с тем, как наш геном организует нашу клеточную активность, и как гены передаются от родителей к детям.

Ученые из Института Солка и Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые представили беспрецедентное представление о трехмерной структуре хроматина человека (комбинации ДНК и белков) в ядре живых человеческих клеток.

Исследователи идентифицировали новый ДНК-краситель, который в сочетании с передовой микроскопией в комбинированной технологии ChromEMT позволяет очень детально визуализировать структуру хроматина в клетках, как в стадии покоя, так и в стадии деления. Открывая структуру ядерного хроматина в живых клетках, работа может помочь переписать учебную модель организации ДНК и даже изменить методы лечения болезней.

Одной из самых сложных проблем в биологии является обнаружение структуры более высокого порядка ДНК в ядре и специфики того, как это связано с ее функциями в геноме. Это имеет большое значение, поскольку это биологически релевантная структура ДНК, которая определяет как функцию гена, так и его активность.Доцент Сальк Клода О’Ши, профессор медицинского факультета Говарда Хьюза, ученая и старший автор статьи.

С тех пор, как Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон определили, что первичная структура ДНК является двойной спиралью, ученые задаются вопросом, как ДНК организована на более крошечном уровне. Другими словами, что именно позволяет упаковывать ее всю целиком в ядро? При этом упаковывать с учетом того, что клетка может получить к ней доступ в разных стадиях активности.

Проблема в том, что никто не наблюдал хроматин в процессе модификации клеток. Поэтому модель иерархической организации высшего порядка хроматина в интактных клетках остается непроверенной.

Чтобы преодолеть проблему визуализации хроматина, команда О’Ши провела скрининг ряда кандидатов-красителей, в конечном итоге найдя тот, которым можно было бы точно манипулировать светом. Это позволило пройти сложную серию химических реакций, которые подробно «закрасили» поверхность ДНК. Так ученым удалось просмотреть локальную структуру и трехмерную организацию в живой клетке.

Благодаря реконструкции их трехмерной микроскопии команда смогла увеличить разрешение наблюдаемого объекта вплоть до тысячи нанометров и обнаружила, как большую молекулу, такая как РНК-полимераза, которая транскрибирует (копирует) ДНК, можно направить на целевой участок генома. Кроме того, что это потенциально может повлиять на учебные модели организации ДНК, результаты команды показывают, что контроль доступа к хроматину может быть полезным подходом к профилактике, диагностике и лечению таких заболеваний, как рак.

Филипп Дончев