Исследователи поняли, как геном «самоупаковывается» в ядре

Группа ученых открыла физические принципы, которые помогают обеспечить правильное функционирование, ни больше ни меньше, плана жизни. Открытие дает новое понимание генома, потенциально предлагая новые средства для выявления геномных нарушений. Научная статья вышла в Physical Review X, об исследовании сообщили в Нью-Йоркском университете (США).

«То, как геном организован и упакован внутри ядра, напрямую влияет на его биологическую функцию, однако физические принципы, лежащие в основе этой организации, были далеки от понимания», — объясняет Александра Зидовска, доцент физического факультета.

Ученые сосредоточились на роли нуклеоплазмы — жидкости, в которой находится геном — и сил, которые управляют его «упаковкой». В частности, ученые исследовали, как ферменты, работающие в ядре клетки, действуют на хромосомный материал хроматин. Они инициируют процесс транскрипции (копирования генов), и влияют на пространственное расположение хроматина.

Геном можно разделить на две основные части: эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин содержит преимущественно активно транскрибируемые гены, которые управляют экспрессией (включением генов), гетерохроматин содержит гены, которые молчат и, следовательно, не экспрессируются (не «работают») в клетке.

Ученые создали компьютерную модель, где 23 хромосомы человека были смоделированы в виде гибких цепочек и помещены в заполненную жидкостью сферу. Каждая цепь была разделена на активные и пассивные области. Обнаружилось, что когда активные части воздействуют на волокно хроматина, они создают потоки жидкости вокруг себя, которые, в свою очередь, влияют на движение и положение. То есть эти силы управляют потоками, вызывающими пространственную перестройку генома.

«Эухроматические, или активные, части вытесняют гетерохроматические, или неактивные, части со своего пути и объединяют их вместе. Вот как клетка эффективно хранит неактивные гены. Это имеет решающее значение для нашего здоровья — если процесс пойдет наперекосяк, организм не сформируется должным образом, что потенциально может привести к нарушениям развития или тяжелым недугам, таким как рак», — объясняет Зидовска.

Генетики обнаружили тонкий дисбаланс, который может ускорять старение

Ученые из ИТМО нашли связь между эволюцией и генетикой аутоиммунных заболеваний