Биоинформатики из России выяснили, как нити ДНК упаковываются в ядре клетки. Оказалось, что их положение определяется степенью активности генов. Открытие позволит понять фундаментальные принципы укладки хромосом, а также по-новому взглянуть на феномен наследственных заболеваний.
О работе, опубликованной в журнале Genome Research, сообщает пресс-служба Института проблем передачи информации (ИППИ) РАН.
Группа ученых из Института биологии гена РАН, ИППИ, учебно-научного центра «Биоинформатика», а также их коллеги проанализировали пространственную структуру хроматина (вещество, из которого состоят хромосомы, включающее в себя ДНК и связанные с ней белки) в хромосомах мушек-дрозофил разных клеточных линий.
Хромосомы дрозофилы организованы в топологически ассоциированные домены (ТАДы), которые представляют плотно упакованные нити ДНК. ТАДы содержат мало генов, и большинство из них «молчат». Участки хроматина между ТАДами, напротив, богаты активно работающими генами. До сих пор неизвестно, какой механизм удерживает ТАДы в определенных, столь консервативных местах генома.
Ранее биологами была выдвинута гипотеза об участии белка-инсулятора (он заставляет гены «замолкать») CTCF в формировании ТАДов. В данном исследовании ученые не обнаружили следов связывания этого белка, опровергнув существующую гипотезу.
На основании анализа активности генов и компьютерных симуляций исследователи предположили, что ТАДы образуются в результате процесса самоорганизации. Таким образом, пространственную структуру хроматина определяют его функциональные особенности (степень активности генов).
«Известно, что изменение границ ТАДов может приводить к развитию наследственных заболеваний, таких как синдактилия и полидактилия», — говорит один из авторов открытия Екатерина Храмеева. — Новые исследования в этой области позволят понять фундаментальные принципы укладки хромосом, а также их связь с регуляцией правильной работы генов».
Иллюстрация к статье:
Обсуждение