Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Сколько петель в хромосоме

20.01.2010 Наука и жизнь

ДНК в хромосомах образует около 10 тысяч петель, каковые необходимы не только для компактной укладки, но и для управления активностью генов.

Как мы знаем, что протяженность ДНК из ядра людской клетки, в случае если её вытянуть в прямую нить, будет равна приблизительно двум метрам. Размеры же клетки – микроскопические, так что, разумеется, двухметровая ДНК в ней уложена каким-то хитроумным методом. Как мы знаем, она распределена по 46 хромосомам, но любая хромосома – это не просто вдвое-втрое-вчетверо сложенная молекула, это сложнейший протеиново-нуклеиновый комплекс, в котором возможно выделить пара уровней компактизации.

Сама ДНК свернуться до таковой степени неимеетвозможности, ей должны помогать белки гистоны, и сотрудничество её с гистонами на различных стадиях укладки до сих пор деятельно изучается молекулярными биологами. И не смотря на то, что слово «хромосома» на данный момент известно всем, не сообщить, дабы мы всецело воображали, как она устроена.

Человеческие хромосомы с теломерными участками на финишах, окрашенными жёлтым. (Фото Peter Lansdorp / Visuals Unlimited / Corbis.) Участок 20-й хромосомы с восемью доменами, шесть из которых собраны в настоящие петли, скрепленные белком CTCF. (Рисунок Suhas S.P.Сколько петель в хромосоме Rao et al. / Baylor College of Medicine.) Пространственная модель участка ДНК длиной 5 млн пар оснований, петельные домены выделены различными цветами. (Фото Erez Lieberman Aiden / Baylor College of Medicine.)‹ ›

Потому-то работу исследователей из Медицинского колледжа Бэйлора (США), напечатанную в Cell, возможно без преувеличения назвать эпохальной. Они выстроили трёхмерную карту человеческого генома с разрешением в килобазу, другими словами в тысячу пар нуклеотидов: на ней возможно заметить все петли, изгибы и другое, если они образованы не меньше чем 1 000 генетических ДНК-«букв». Что-то похожее в прошедшем сезоне публиковали биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США), но, по их собственному признанию, новая карта в 5-10 раз правильнее.

В собственной работе Эрец Либерман Эйден (Erez Lieberman Aiden) с сотрудниками применял способ Hi-C, намерено созданный для пространственного структурного картирования генома. Нити ДНК контактируют между собой во множестве точек, и, в случае если зафиксировать эти контакты, возможно взять необычный трёхмерный «портрет» спутанных нуклеиновых кислот.

В упомянутом способе фиксацию реализовывают формальдегидом, после этого ДНК разрезают особыми ферментами – в следствии получается большое количество ветвистых фрагментов (так как контакты, каковые были в ядре клетки, так и остаются зафиксированными). После этого финиши фрагментов сшиваются, и у нас в руках выясняются мелкие нуклеиновые кольца. На них вешают особую молекулярную метку, за которую их возможно «вытащить» из реакционной смеси, по окончании чего секвенируют – прочитывают последовательность нуклеотидов.

Способ Hi-C, созданный некое время назад, был модифицирован так, дабы сшивание в кольца происходило кроме этого в клеточном ядре, другими словами дабы пространственное размещение нитей ДНК сохранялось в натуральном виде как возможно продолжительнее (кроме того поле обработки их формальдегидом и разрезающими ферментами). Очевидно, по окончании секвенирования полученные последовательности обработали посредством метода, разрешавшего вычислить действительно родные участки.

В то время, когда две области ДНК в большинстве случаев контактируют между собой? В то время, когда они образуют петлю. Предполагалось, что людская ДНК образует около миллиона петель, но оказалось, что их значительно меньше – порядка 10 тысяч.

У них имеется особая «скрепка», белок CTCF, по молекуле которого сидит на каждой нити в точке их соединения. Такие петли планировали в большие хромосомные отделы-компартменты, а те, со своей стороны, в ещё более большие субкомпартменты, которых появилось всего шесть. Петельные компартменты отличались рисунком связанных с ними гистонов, что, вероятнее, необходимо для регуляторной настройки различных областей генома.

Запетливание ДНК необходимо не только чтобы её возможно было компактнее уложить. В геноме имеется особые регуляторные области, именуемые промоторами и энхансерами, каковые необходимы для управления транскрипцией, синтезом РНК на ДНК. Промоторы и энхансеры связываются с особенными белками, благодаря которым и воздействуют на активность генов. Энхансеры в большинстве случаев действуют на промоторы, но в далеком прошлом было увидено, что они находятся довольно далеко от тех последовательностей, с которыми трудятся.

Но это в случае если воображать ДНК в виде прямой нити. Новые же эти подтвердили ветхую догадку о том, что энхансеры и промоторы, кроме того поделённые тысячами нуклеотидов, смогут сближаться в узлах петель. По словам исследователей, в одной из разновидностей клеток (а в опытах «принимали участие» пара видов клеток) регуляторные элементы были отысканы в узлах около трети ДНК-петель.

Хромосомы делятся на гомологичные и негомологичные. Гомологичные – те, каковые несут однообразный комплект генов, но достались по одной от каждого родителя, соответственно, одинаковый ген будет в мамином варианте (либо аллеле) и в папином. Возможно было бы ожидать, что структура петель в гомологичных хромосомах будет похожа.

Вправду, у них выпетливались похожие участки, хотя здесь и были кое-какие отличия, связанные, возможно, с тем, что у большинства генов обязана трудиться лишь одна копия. Но сильно отличались друг от друга парные Х-хросомомы, что ясно – у дам одна половая хромосома будет в дремлющем состоянии.

Что же до клеточных разновидностей – а среди них была кроме того одна мышиная – то многие петли повторялись в их геномах, независимо от их типа. Иначе, многие петли, разумеется, были предназначены для активации особых, нужных лишь данной клетке генов. Другими словами пространственная структура ДНК вносит дополнительный вклад в управление геномом, и кое-какие мутации в регуляторных некодирующих областях ДНК смогут быть вредными именно вследствие того что разрушают пространственные контакты между энхансерами и промоторами, почему гены не смогут трудиться так, как нужно.

Полученные результаты очень важны, но ясно, что тут предстоит ещё уйма исследовательской работы. Потребности клетки в различных генах изменяются по ходу судьбы, и, быть может, ДНК-петлям характерна определённая динамика: кое-какие из них образуются, кое-какие распадаются.

Не будем кроме этого забывать, что хромосомы в том виде, в котором мы их знаем, другими словами в виде прекрасно оформленных иксов и «палочек», существуют лишь в момент деления клетки. В большинстве случаев же кое-какие их участки расплетены в той либо другой степени, кое-какие остаются компактными, и, в общем, внутренность клеточного ядра представляет собой протеиново-нуклеиновый суп из перепутанных нитей сорока шести хромосом.

И для структурирования и управления всей данной мешанины клетка может применять самые различный инструменты. К примеру, годом ранее молекулярные биологи из Калифорнийского технологического университета (США) сказали про особенные некодирующие РНК, каковые играют роль необычных «магнитов», взаимодействуя сходу со многими генами, подлежащими сейчас инактивации, помогая тем самым упаковать их в архив.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

Как рассчитать количество петель при вязании спицами


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,