Над созданием объемной модели человеческого генома трудились ученые нескольких университетов США. Их работа позволит лучше изучить функции двойной спирали и то, как она приобретает свою необыкновенно сжатую форму внутри ядра клетки.
«Всем известно, что ДНК представляет собой двойную спираль. Но как эта почти двухметровая цепь умещается в ядре, диаметр которого составляет сотые доли миллиметра? Даже ученые в этом разобрались не до конца. Выяснением этого вопроса мы и занялись», – рассказывает Эрез Либерман-Айден (Erez Lieberman-Aiden) из Гарварда.
Достичь столь впечатляющего результата генетикам помог разработанный ими метод, который они сами называют Hi-C. Благодаря этой технологии ученым удалось исследовать положение всех генов, даже тех, что находятся очень близко друг к другу.
«Мы разбили геном на множество кусков, создали пространственную карту, показывающую, насколько близко отдельные части находятся друг к другу. Затем с помощью компьютера собрали все воедино», – рассказывает в пресс-релизе Гарварда один из исследователей Нейнке ван Беркюм (Nynke van Berkum).
На изображениях близкие участки ДНК окрашены одним цветом.
Хорошо видно, что в равновесной глобуле (слева) части генома перепутаны
в трехмерном пространстве, а во фрактальной глобуле (справа)
с ее иерархической структурой они и в объеме расположены близко друг к другу.
В результате ученые сделали два основных вывода. Во-первых, человеческий геном «разбит» на два отсека: в первом хранятся активные гены, во втором более плотно изолированы «ненужные» части ДНК. Более того, между двумя частями происходит постоянный обмен включающимися и выключающимися генами.
«Клетка поступает очень умно, выставляя активные гены в особую зону, где они легкодоступны для белков и прочих веществ», – говорит другой исследователь Джоб Деккер (Job Dekker).
Второй вывод: геном представляет собой «фрактальную глобулу» (fractal globule). Эта структура позволяет:
Отметим, что ранее считалось, будто ДНК упакована в виде «равновесной глобулы» (equilibrium globule). Однако эта конфигурация легко образует множество узлов. Фрактальная же глобула, которую теоретически предсказали около 20 лет назад, в живой природе никогда раньше не наблюдалась.
Статья авторов работы опубликована в Science, она даже удостоилась первой страницы журнала. Посмотрим, получат ли американские генетики за свое «открытие» Нобелевку (напомним, что лауреатами престижной премии недавно стали химики, раскрывшие в свое время трехмерное строение рибосом).
Кстати, в дальнейшем ученые планируют разглядеть геном в еще больших подробностях (пока достигнуто разрешение вплоть до одного миллиона пар оснований).
Источник: ММА им. И.М. Сеченова