Как наистина изглежда ДНК: първият 3D модел

Ако издърпате ДНК от всички хромозоми на една човешка клетка, получавате нишка с дължина около 2 метра. Въпреки това нишките на двойните спирали са подредени толкова компактно, че 23 двойки хромозоми са поставени в ядрото, което не може да се види без микроскоп. Активността на отделните гени, което означава здравето на целия организъм, зависи от това как ДНК се вписва в тази компактна структура. За да се синтезират протеините, необходими на тялото въз основа на информацията, записана в ДНК, пространственият достъп до гените не трябва да бъде труден. Следователно, в хромозомата, ДНК верига, първо, трябва да се сгъне възможно най-компактно и второ, да остави отворени всички области, съдържащи важни кодиращи последователности.

Тези две понякога противоречащи си задачи се решават от няколко нива на пространствената организация на ДНК: двойна спирала от нуклеотиди се навива на специални хистонови протеини, които играят ролята на бобини или намотки. Такива „намотки“ от ДНК фрагменти, навити около хистони, се наричат ​​нуклеозоми. Нуклеозомите са сгънати близо една до друга, но не в равномерни купчини, но с малък завой, поради което цялата структура наподобява спирала. Такива спирали се наричат ​​фибрили. От своя страна, фибрилите се вписват в компактна безформена структура, образувайки хромозома, а хромозомите са плътно прилепени една до друга, за да се поберат в клетъчното ядро.

Използвайки технологиите за визуализация и резултатите от повече от сто хиляди измервания, учени от Кеймбридж успяха да създадат първия 3D модел на ДНК вътре в ядрото на жива клетка в историята (използвани са стволови клетки на миши ембриони). Х-образната хроматична форма на хромозомата се приема само когато клетката се подготвя за деление и по-голямата част от нейната ДНК се изразходва под формата на такава неравна топка (отделните хромозоми са показани в различни цветове на видеото).

Във второто видео цветът показва активните и неактивни ДНК региони: сините области съдържат гени, които се експресират активно, а жълтите области на хромозомите взаимодействат с вътрешността на ядрената мембрана.

Грешките на сгъване на ДНК в ядрото водят до нарушена генна експресия; по-специално такива грешки съпътстват процеса на превръщане на здрава клетка в ракова. Следователно генетиците се стремят да разберат как е организирана сложната пространствена структура на генома и да се научат как да коригират грешките.

Техниката за визуализация и процесът на създаване на 3D модел са описани подробно в статия, публикувана в списание Nature.

Препоръчано

Оптичен атомен часовник: ще бъде определена секундата?
2019
Как работи Enigma
2019
10 необичайни психични разстройства
2019