В оплодотворенной яйцеклетке рассмотрели структуру днк

Новый молекулярно-клеточный способ разрешил заметить пространственную структуру мужской и женской части генома.

ДНК в клетке вовсе не болтается сама по себе – она связана с огромным числом протеиновых молекул, каковые оказывают помощь компактизовать, упаковать ДНК так, дабы она поместилась в клеточное ядро; без помощи белков она бы легко в него не влезла.

Яйцеклетка человека в первые часы по окончании оплодотворения, еще не превратившаяся в настоящий эмбрион. (Фото: Nelliox / Flickr.com.) сперматозоиды и яйцеклетка. (Фото: Healther People / Flickr.com.) ‹ ›

Но это не просто упаковка, это еще и метод руководить активностью генов. Кое-какие участки ДНК возможно так хорошо связать с белками, что с ними не смогут трудиться молекулярные автомобили, считывающие генетическую данные – такие заархивированные гены буду неактивны. Напротив, другие фрагменты хромосом будут открыты для работы, и на них будет синтезироваться матричная РНК, которую позже применяют автомобили, собирающие протеиновые молекулы.

И возможно второй вариант регуляции, в то время, когда весьма далёкие куски в ДНК внезапно выясняются сближенными в пространстве. К примеру, у нас имеется ген и имеется последовательность-активатор, и между ними – тысячи нуклеотидов и тысячи. Это возможно сравнить с тем, как если бы выключатель для лампочки был не на стене в той же комнате, а в доме на втором финише города.

Но за счет того, что посредством белков возможно поменять пространственную упаковку ДНК, то последовательность-«включатель» в полной мере может оказаться рядом с тем геном, чью активность она регулирует.

И не будет преувеличением заявить, что будущее клетки зависит не только от того, что записано в ее ДНК, но и как эта ДНК упакована. (Очевидно, упаковка, как и каждый вид генетической регуляции, конкретно зависит от того, что записано в генах, но как как раз одно взаимодействует с другим, мы на данный момент обсуждать не будем.) Сейчас биологи создают все более и более идеальные способы, разрешающие строить трехмерные «портреты» генома.

Мы уже как-то упоминали про один из таких способов называющиеся Hi-C. Сущность его в следующем: нити упакованной в ядре ДНК контактируют между собой во множестве точек, и, в случае если зафиксировать такие контакты, возможно взять необычный трёхмерный «портрет» спутанных нуклеиновых кислот.

В Hi-C контакты фиксируют 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 оказываются мелкие нуклеиновые кольца. На них вешают особую молекулярную метку, за которую их возможно «извлечь» из реакционной смеси, по окончании чего секвенируют – прочитывают последовательность нуклеотидов.

В современных предположениях способа кольца сшивают в ядре, и пространственное размещение нитей ДНК довольно продолжительное время сохраняется в натуральном виде (кроме того по окончании обработки их формальдегидом и разрезающими ферментами). Очевидно, по окончании секвенирования полученные последовательности обрабатывают посредством метода, разрешающего вычислять те участки ДНК, каковые вправду расположены близко друг к другу.

В стандартном способе Hi-C с целью проведения одного опыта, в большинстве случаев, требуется пара сотен тысяч а также миллионов клеток. Но сейчас биология скоро разворачивается в сторону таких разработок, каковые разрешали бы трудиться с одной-единственной клеткой, с одной либо несколькими молекулами – потому, что многие серьёзные молекулярно-клеточные процессы становятся видны, если они не «размазаны» по огромному количеству подопытного материала.

Исследователям из Столичного национального университета вместе с сотрудниками из Массачусетского технологического университета, австрийского Института и Гарварда молекулярной биотехнологии удалось усовершенствовать Hi-C так, что с его помощью возможно разбирать пространственную структуру генома в одной-единственной клетке.

Усовершенствованный способ применили к оплодотворенным яйцеклеткам мыши. Как мы знаем, при оплодотворении сперматозоид сливается с яйцом, их геномы объединяются между собой и дальше начинается деление – формируется зародыш, складывающийся из стволовых клеток. Но объединение геномов происходит не сходу, у человека, к примеру, по окончании оплодотворения женское и мужское ядра (каковые в этом случае именуются пронуклеусами) существуют раздельно друг от друга в течение 30 часов.

Исследователей интересовало, как выглядит в смысле пространственной структуры мужской и женский геномы в оплодотворенной яйцеклетке, которая подготавливается к будущим делениям. «Одноклеточная» модификация способа именно и разрешила это заметить – и оказалось, что ядра принципиально различаются по тому, как в них уложен геном.

В статье в Nature говорится, что в мужском пронуклеусе, сформировавшемся из ядра сперматозоида, активные участки генома в пространстве отделены от неактивных, а в пронуклеусе с материнским геномом для того чтобы разделения не отмечается. Итог был неожиданным, поскольку во всех прошлых изучениях в клетках млекопитающих отделение активных и неактивных участков генома постоянно имело место, и материнское ядро стало в этом смысле исключением.

И все же, повторим, основное тут не столько то, что мы определили что-то новое о состоянии ДНК в только что оплодотворенной яйцеклетке, сколько то, что сейчас у биологов имеется способ, разрешающий смотреть за структурой генома в одной-единственной клетке.

В случае если забрать ту же оплодотворенную яйцеклетку, то так как как раз из нее получаются эмбриональные стволовые клетки и по большому счету целый организм в целом, так что посредством нового Hi-C, быть может, удастся еще глубже пробраться в тайны эмбрионального развития, разгадать еще не разгаданные секреты стволовых клеток, не говоря уже о том, что тем же способом возможно разбирать и геном раковых клеток.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: жизнь и Наука (nkj.ru)

Случайные записи:

• В «тарабарщине» на греческих сосудах распознали имена амазонок
• Зачем шимпанзе бросают камнями в деревья

Вопрос времени. ДНК — Досье На Клетку

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Искусственную яйцеклетку превратили в мышь

  Яйцеклетки, выращенные в пробирке из мышиных стволовых клеток, по окончании оплодотворения превратились в здоровых животных. Из стволовых клеток на…

• Ученые выяснили структуру ключевого фермента вич

  Английские и американские ученые под управлением Петра Черепанова (Peter Cherepanov) из Имперского колледжа Лондона узнали строение одного из главных…

• Мембранные белки поймали в нанодиски

  Заменив «мыло» на липидные нанодиски, биофизики из МФТИ смогли разглядеть мембранный белок в природном состоянии. Каждая протеиновая молекула – это…

• Эмбриональный конструктор

  Мышиный эмбрион, собранный из двух типов эмбриональных клеток, ведет себя совершенно верно равно как и настоящий. Практически сразу после оплодотворения…