Материалы портала «Научная Россия»

Самостоятельные хромосомы

Самостоятельные хромосомы
Понимание пространственной организации хромосом и хромосомных территорий после внесения в геном повреждений поможет…

Понимание пространственной организации хромосом и хромосомных территорий после внесения в геном повреждений поможет диагностировать опухоли на самых ранних стадиях   

Двухмерные изображения внутриклеточного пространства биологи исследуют давно. До появления конфокальных микроскопов, позволяющих исследовать функциональные процессы в ядре, всё, что могли увидеть учёные, было лишь плоской картинкой. Современная техника даёт исследователям совершенно другие возможности: теперь можно наблюдать пространственную организацию клетки в трехмерном изображении. Это позволило выяснить, что хромосомы способны перемещаться внутри клеточного ядра, приближаясь или удаляясь от него. Причем происходит это не хаотично: хромосомы предпочитают занимать определенное место и находиться в определенных областях ядра. Сергей Разин, заведующий лабораторией структурно-функциональной организации хромосом Института биологии гена РАН, называет способность хромосом формировать отдельные территории ключевым открытием молекулярной биологии:

- Осознание того факта, что хромосомы не случайно расположены, а занимают ограниченные и практически не перекрывающиеся пространства, крайне важно для биологов.

Далее перед учеными встал вопрос: влияет ли месторасположение хромосомы на активность генов, которые она содержит? Оказалось, влияет. Все хромосомы характеризуются некоей условной позицией по отношению к центру ядра: активные хромосомы (то есть те, в которых много активно работающих генов) находятся ближе к центру, а неактивные или малоактивные ― ближе к периферии. Но и это еще не все.

Ещё более любопытно то, что при разрывах хромосом вся эта организация может несколько изменяться, ― говорит Сергей Разин. ― Поэтому знание о поведении хромосомы в неповрежденной клетке ― недостаточно, чтобы предсказать поведение хромосомы в клетке после повреждений. После внесения повреждений отдельные хромосомы могут оказаться совсем не в том месте ядра, где они, казалось бы, должны были оказаться, исходя из известного учёным расположения хромосом в неповрежденной клетке.

Что следует из этого открытия? Понимание, что в ядре происходит большое количество перестроек хромосом, вследствие которых они могут повреждаться, имеет сугубо практическую ценность, поскольку фрагменты разных поврежденных хромосом способны объединяется, что в ответ на обработку клетки химеотерапевтическими агентами может стать причиной так называемых вторичных лейкозов. А значит, понимание, каким образом нормальная  пространственная организация хромосом и хромосомных территорий изменяется после внесения в геном повреждений, поможет диагностировать опухоли на самых ранних стадиях.     

- Химиотерапевтические агенты не имеют предпочтения к раковым клеткам, они имеют предпочтение к делящимся клеткам вообще, ― говорит Сергей Разин. ― То есть это вещества, которые убивают клетки делящиеся и не трогают неделящиеся. После проведения химеотерапии, даже если она была успешной, уже другие клетки становятся опухолями и тем самым становятся мишенями для агентов, которые используются для борьбы с опухолями. И вот в них как раз перестройки хромосом приводят к тому, что хромосомы рвутся, а потом неправильно соединяются и ведут к лейкозам. Очень важно понять, какие механизмы контролируют это перемещение. Если мы поймем это, мы сможем управлять процессом, возможно, это будет ключом, с помощью которых можно регулировать работу генов. Например, выключать их, если они оказались активными там, где не надо.

С фундаментальной точки зрения многое в пространственной организации хромосом в ядре еще не подтверждено. Потребует еще очень много работы, чтобы на основании полученных данных можно было строить диагностический метод. Но, возможно, именно понимание регуляции работы гена на уровне генома клетки станет основой для самой ранней диагностики злокачественных опухолей.

институт биологии гена клеточная биология

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий