Ученые МГУ создали метод маркировки работающих генов, основываясь на различиях активных и неактивных участков хромосом во время копирования нитей ДНК. Статья опубликована в журнале Current Biology.
ДНК в клетке существует в виде комплекса с белками — хроматина. На первом уровне упаковки хроматина образуются нуклеосомы — белковые глобулы размером около 10 нанометров, состоящие из восьми молекул белков-гистонов, на которые наматывается ДНК. Затем цепочка нуклеосом укладывается в более толстые нитевые структуры — хромонемы. Длина максимально упакованной хромосомы в 20 тысяч раз меньше длины уложенной в ней ДНК.
«Мы предложили метод маркировки работающих генов, основываясь на различиях активных и неактивных хромосомных участков во времени репликации ДНК. Так, активно работающий участок, так называемый эухроматин, реплицируется (копируется) в самом начале синтетического периода клеточного цикла, а «молчащий» — гетерохроматин — во второй его половине, — комментирует Игорь Киреев. — Наш метод позволил осуществлять недеструктивные (неразрушающие) исследования хроматина».
Используя данный подход, ученые сделали два неожиданных наблюдения. Во-первых, «работающий» хроматин, вопреки традиционным представлениям, сохраняет весьма высокую степень упаковки, поскольку он представлен нитевидными структурами высшего порядка — хромонемами. Во-вторых, оказалось, что ДНК в составе хромонем обладает высокой пластичностью, то есть способна как бы «перетекать» из одного участка хромонемы в соседний. При этом общая плотная структура хромонемы не изменяется. Эти наблюдения не укладываются в рамки существующих теорий о пространственной организации хромосом.
Другой вывод состоит в том, что структурная организация генома не является жесткой иерархией. Конечно, есть некие последовательные уровни организации ДНК. Раньше думали, что должна быть четко зафиксированная система, которая однозначно приводит к формированию хромосом. Сейчас оказывается, что все может быть по-другому: есть некие принципы построения, но внутри заданных границ ДНК обладает некоторой свободой и пластичностью.
Ученые надеются вплотную приблизиться к расшифровке принципов пространственной организации ДНК, используя прямые методы анализа при помощи визуализации способов упаковки хроматина с высоким разрешением.