20.09.2017
геном человека

Геном и опровергнутая теория

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Наш наследственный материал упорядочен в клеточных ядрах совсем иначе, чем это описывают учебники.

Ведь хроматин, состоящий из ДНК и белков, образует хаотичные складки и клубки вместо того, чтобы упорядоченно прилегать к толстым волокнам. Это выявили в результате первого непосредственного наблюдения за хроматином в неповрежденных клетках. Так, появились совершенно новые представления о сочетание формы и функций ДНК, сообщают ученые в журнале «Science».

ДНК с белками сочетаются в хроматиновые нити, похожие на жемчужное ожерелье. Но как они расположены в ядре клетки, до сих пор знали лишь теоретически. Иллюстрация ниже демонстрирует предыдущую мысль, описанную в учебниках: «ожерелье» состоит из аккуратно сложенных волокон, которые постепенно становятся толще.

ДНК носитель наследственной информации, то есть своего рода справочное бюро для всех клеток организма. Соответственно, она безгранична: ДНК всего лишь из одной клетки имеет примерно два метра длины, а наследственный материал всех клеток нашего организма, составленный воедино, составил бы путь отсюда до карликовой планеты Плутон.

Однако, как эта длиннющая цепочка помещается лишь в шести микрометрах клеточного ядра? Собственно этот вопрос остается невыясненным даже сегодня по 60 годах после открытия ДНК.

Известно, что ДНК с белками связываются в гистоны, а затем в хроматин, как жемчужинки в бусах. Согласно теории, из хроматина состоят хромосомы. Большинство учебников отмечает: хроматиновые нити превращаются во все более толстые волокна сначала 30, а затем до 120 и 320 нанометров толщиной. И уже потом они объединяются в хромосомы.

геном человекаТак ли это, до сих пор не удавалось выяснить, ведь не существовало ни одного метода наблюдения, который бы не предусматривал разрушения или повреждений клетки. «Это один из самый упертый вызовов биологии: увидеть высшую структуру ДНК, как она сопряжена с функциями генома», - пояснила руководитель исследования Клода о'ши (Clodagh o'shea) из Института биологических исследований имени Джонаса Солка в Ла-Хойе.

Собственно этот вызов она приняла с коллегами. Исследователи изобрели такой краситель, который избирательно присоединяет металл к ДНК, делая видимым структуру хроматина, не изменяя ее и не разрушая. Так, исследователям удалось подготовить наследственный материал в клеточном ядре неповрежденной клетки и с помощью электронной томографии воспроизвести в трехмерном формате.

Неожиданный результат: от описанных в учебниках упорядоченных волокон и структур не было и следа. Наоборот: хроматин в клеточном ядре образовывал хаотические кластеры, в которых наследственный материал по-разному состоял в складки или сворачивался в комок, свидетельствуют снимки.

«Например, мы наблюдали хроматическую цепочку с короткими звеньями, на которых хроматин казался сложенный штабелями, рассказали исследователи. Потом снова попалась цепочка, спирально закрученная. Другой повторяющийся образец петли различных величин внутри и между нитями хроматина».

Эта на вид хаотичная структура хроматина противоречит распространенной теории, поэтому учебники нужно полностью переписать. «Наши результаты показывают, что хроматин не должен образовывать устойчивую структуру высшего порядка, чтобы приспособиться к клеточному ядру, пояснила Оши. Зато плотность упаковки ДНК составляет основу для образования различных структур».

Степень плотности также определяет, где можно прочитать ДНК, говорят исследователи. Необходимые для этого ферменты переправляют складки или клубки. «То есть плотность упаковки контролирует функциональную активность нашего генома и возможность добраться до него», пояснила Оши. Так была разгадана одна из величайших тайн нашего наследственного материала. Благодаря новой возможности наблюдать за хроматином в живом времени, отныне ученые могут непосредственно исследовать, как высшая структура ДНК влияет на ее активность.

«Это открывает новые возможности в науке, и в медицине. Визуализация волокон хроматина в клеточном ядре новаторское достижение», - пишут в сопроводительном комментарии к исследованию Даниэл Ларсон (Sarah Larson) и Том Мистели (Tom Misteli) из Американского национального Института борьбы с раком.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Самые популярные метки