Материалы портала «Научная Россия»

ДНК сперматозоида имеет заданную трехмерную структуру и передает ее по наследству

ДНК сперматозоида имеет заданную трехмерную структуру и передает ее по наследству
С помощью метода Hi-C ученые из Института цитологии и генетики СО РАН показали, что ДНК сперматозоида тоже имеет четкую пространственную структуру, хотя и не такую, как у других клеток.

Ученые из Федерального исследовательского центра Институт цитологии и генетики СО РАН показали с помощью метода Hi-C, что ДНК сперматозоида имеет трехмерную структуру, хотя и не такую, как у других клеток. Более того, информация об этой структуре передается по наследству. Статью сибирских ученых, опубликованную в журнале Genome Biology, пересказывает портал Открытая Наука.

Нить ДНК имеет длину около 1,5 м, и чтобы уместиться в микроскопическое ядро клетки, она складывается и «комкается» много раз. Метод Hi-C как раз позволяет изучать принцип такой укладки. Суть его состоит в том, что нить ДНК режется на несколько кусков, а потом она склеивается снова (в живых клетках это происходит автоматически, благодаря специальному процессу, в тонкостях которого недавно разобрались ученые из МГУ). Важно то, что ДНК склеивается не случайным образом: соединяются те участки, которые исходно находились рядом друг с другом. Таким образом можно восстановить пространственную структуру ДНК.

С помощью метода Hi-C ученые уже выяснили, что в клетках самых разных тканей и органов — от кожи до головного мозга — ДНК укладывается в ядре не случайным образом. Разные ее участки сворачиваются в «клубки», которые называются топологическими доменами. В ядре каждой клетке таких «клубков» насчитывается около 2 тысяч. Гены, расположенные в одном домене, регулируются совместно.

Однако до сих пор считалось, что в сперматозоиде все не так. Эта особая клетка человеческого организма служит только для одной цели — чтобы доставить гаплоидный (половинчатый) набор мужских хромосом к яйцеклетке. Поэтому ядро у сперматозоида еще меньше, а гены в нем после созревания «отключаются». ДНК сперматозоида связывается со специальным белком протамином (в других клетках эту роль играют белки гистоны) и упаковывается особенно компактно.

Теперь же ученые из ИЦиГ СО РАН показали, что и в сперматозоиде укладка ДНК происходит по определенному принципу и имеет заданную трехмерную структуру, хотя и не такую, как у других клеток. Это означает, что данная структура тоже передается по наследству — иначе она не повторялась бы из поколения в поколение.

В деталях этой структуры сибирские исследователи разобраться пока не смогли – не хватает разрешения микроскопа. Как образно выразился по этому поводу Вениамин Фишман, аспирант лаборатории генетики развития ФИЦ ИЦИГ СО РАН, «все хотят посмотреть футбольный матч, как болельщики на футбольном поле, а мы пока увидели все это будто со спутника». Впрочем, некоторые предположения на этот счет у ученых уже есть: известно, что протамин формирует в ДНК своеобразные «бублики».

Руководитель лаборатории, к.б.н. Нариман Баттулин, сказал, что открытие его команды имеет не только теоретическое, но и прикладное значение:

«Казалось бы, есть ли разница, как у вас уложены наушники? Они свою функцию выполняют в любом случае. Для гена это не так. Здесь очень важно, в каком топологическом домене он находится. Если структура таких соединений будет нарушена, в результате, например, хромосомных мутаций, это вызовет очень серьезные последствия, вплоть до полидактилии (множественности пальцев)».

«Также описанные процессы оказывают влияние на развитие онкологических заболеваний. Если в обычных клетках 46 хромосом всегда и везде, то когда начинает делиться раковая, у нее хромосомы рвутся, объединяются заново, возникает страшная мешанина, при этом пространственная организация тоже нарушается. Из-за таких перестроек гены, вызывающие активное размножение клеток, попадают под влияние других, которые в норме не взаимодействуют с ними, что является одной из возможных причин роста опухоли. Если мы будем понимать, как это происходит, мы сможем лучше представлять, что делать», — сказал Баттулин.

Напомним, недавно в МГУ так же установили, что для хромосом в ядре самый энергетически выгодный способ укладки — по принципу фрактальной глобулы, которая с виду больше всего напоминает уложенные в пачку спагетти (или, если хотите, лапшу «Доширак»).

днк наследственность пространственная структура сперматозоиды

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий