Ученые обнаружили в ДНК гигантские - длиной в миллионы нуклеотидов (элементарных "кирпичиков" ДНК) - структуры, которые вычленяются из окружающего генетического "фона" по характерному содержанию определенных "букв". Работа исследователей опубликована в журнале Physical Review E, а коротко о ней пишет портал Physical Review Focus.
Нити ДНК содержат генетическую информацию об организме и состоят из нуклеотидов четырех типов (их обозначают буквами А, Т, Г и Ц). Определенные комбинации нуклеотидов кодируют различные аминокислоты - элементарные составляющие белков, и участки, кодирующие отдельные белки, получили название генов (кроме того, генами называют участки ДНК, кодирующие не белки, а определенные РНК). Также в геноме существуют межгенные участки, функция части которых до сих пор не ясна.
Помимо функционального разделения (гены и межгенные участки) ДНК можно разбить на фрагменты, отличающиеся по составу нуклеотидов. Например, для некоторых участков характерно наличие большего, чем в среднем, количества пар идущих друг за другом нуклеотидов Ц и Г (такие пары называют CpG - от наименования этих нуклеотидов латиницей). Анализ ДНК показал, что в геноме четко выделяются изохоры - участки с определенным процентом CpG-пар, отличающимся от среднего по геному. Длина изохор обычно составляет несколько сотен тысяч нуклеотидов.
Авторам новой работы удалось обнаружить еще более крупные - длиной в десятки миллионов нуклеотидов - структуры, которые также характеризуются определенной долей CpG-пар. То есть каждая хромосома состоит из нескольких таких суперструктур, в которой около двух сотен генов.
Ученые провели предварительный анализ генов, входящих в обнаруженные ими структуры. Для этого они охарактеризовали гены в нескольких структурах, отнеся их к определенным категориям - гены, кодирующие мембранные белки, гены, участвующие в клеточном сигналинге, гены, участвующие в координации обмена веществ и так далее (каждый ген может относиться к нескольким категориям). В среднем, у двух генов, случайно выбранных из генома, совпадают шесть категорий. У двух генов, взятых из одной изохоры, совпадают около 15 категорий. У двух генов, принадлежащих одной суперструктуре, общими оказывались около 18 категорий.
Пока ученые не могут сказать, каков биологический смысл найденных ими суперструктур. Это не первые крупные образования, найденные в геноме - например, ранее в геномной ДНК были обнаружены огромные петли, содержащие гены, которые в данный момент функционируют в одинаковом режиме (например, с них активно идет синтез белков). Наука, изучающая такие "надгеномные" структуры, получила название эпигенетики.