Материалы портала «Научная Россия»

Изучение самоорганизации в живой клетке

Изучение самоорганизации в живой клетке
Раскрыт механизм упаковки молекулы ДНК в объемные структуры ТАДы, что приведет к объяснению различных заболеваний, обусловленных генетически.

Ученые из России и США исследовали структуру ДНК в клетке, тех ее участков, которые называют ТАДами. Они показали, что между ТАДами содержатся гены «домашнего хозяйства». Так называют гены, работающие во всех типах клеток. Кратко об исследовании сообщает пресс-служба МГУ со ссылкой на оригинальное исследование, опубликованное в журнале Genome Research (импакт-фактор — 13,852), и обзор в журнале Nature Reviews Genetics, где упомянута работа.

Известно, что молекула ДНК представляет собой очень длинную тонкую цепочку, свернутую в ядре клетки. Во время деления цепочка очень плотно сворачивается, а в промежутках между делениями она свернута менее плотно и намотана на белки гистоны. Даже в покое сверток молекулы ДНК расположен так, чтобы его более плотные участки взаимодействовали друг с другом. Эти плотные участки называют топологически ассоциированными доменами, или ТАДами. А области расположенные между ТАДами, так называемые «интер-ТАДы», менее активны. По крайней мере, так дела обстоят в ДНК млекопитающих и мух дрозофил.

Именно эти два типа участков и исследовали в указанной выше работе ученые из различных российских научных организаций и Массачусетского технологического института. Руководил исследованием член-корреспондент РАН Сергей Разин, заведующий кафедрой молекулярной биологии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и сотрудник Института биологии гена РАН. Портал Научная Россия подробно рассказывал о работах этого исследователя (см., напр., «Самостоятельные хромосомы»).

Ученых интересовал способ, которым нитевидные ДНК-белковые фибриллы хроматина укладываются в трехмерные структуры — ТАДы и интер-ТАДы. Ранее было неясно, что там происходит между ТАДами, какие там располагаются элементы или гены. Группа Разина показала, что между плотными участками ДНК размещаются гены, которые работают во всех типах клеток, их еще называют генами «домашнего хозяйства». В целом, ученые выдвинули концепцию, что в живой клетке происходят процессы самоорганизации вещества, и формирование ТАДов и интер-ТАДов — яркое тому свидетельство. Для подтверждения выводов авторы работы использовали компьютерное моделирование на суперкомпьютере «Ломоносов» в МГУ.

Эта работа привлекла внимание мирового научного сообщества, что говорит о ее прорывном характере. В исследовании были задействованы ученые разных специальностей: биологи, биоинформатики, физики. Работа будет иметь практические последствия, потому что поможет объяснить возникновение различных заболеваний и понять механизмов работы эпигенетических систем, что позволит более строго подойти к созданию лекарств.

Расположение топологически ассоциированных доменов (ТАД) в ядре клетки

Расположение топологически ассоциированных доменов (ТАД) в ядре клетки

 

 

 

 

 

 

 

 

[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]

клетки самоорганизация тады топологически ассоциированные домены

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий