Клетки растений, животных и грибов упаковывают ДНК в ядро двумя разными способами — некоторые хромосомы выглядят как скомканные шарики, а другие — как плоские листы бумаги, — пишет sciencenews.org со ссылкой на Science.
Нити ДНК в ядрах клеток
© ED RESCHKE/STONE/GETTY IMAGES PLUS
Полный генетический план клетки, или геном, плотно упакован в хромосомы, конденсируя метры ДНК в крохотное ядро шириной всего в микрометры. До сих пор неясно, как хромосомы складываются, чтобы поместиться внутри ядер различных видов.
Как сообщают исследователи, существует два способа «втиснуть» всю эту ДНК. Ученые обнаружили, что клетки могут даже менять свое расположение, инактивируя молекулу под названием конденсин II.
«Если бы хромосомы были листами бумаги, некоторые из них, как человеческие, выглядели бы как скомканный шарик внутри ядра», — говорит Клэр Хенкамп, молекулярный биолог из Нидерландского института рака в Амстердаме. Другие, как у плодовых мух (Drosophila melanogaster), напоминают плоские листы сложенной бумаги.
В новом исследовании Хоенкамп и его коллеги создали тепловые карты, которые проанализировали, как хромосомы в ядрах 24 видов животных, растений и грибов взаимодействуют внутри их соответствующих клеток. Карты показывают среднее количество связей между хромосомами в ядре клетки — показывая, как складываются генетические молекулы — «по шкале от белого к красному, — говорит Ольга Дудченко, специалист по геномике из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне. — Чем больше красного, тем больше взаимодействий. Чем меньше красного, тем меньше взаимодействий».
Исследователи обнаружили, что на протяжении всей эволюционной истории организмы на древе жизни меняли разные методы упаковки. «Мы работали с зоопарком видов, и [сначала] это выглядело как зоопарк шаблонов складывания генома, — говорит Дудченко. — Некоторые карты выглядят как узор в виде шахматной доски. Другие выглядели как матрас со странными крестиками». Со временем стало ясно, что многие из одних и тех же особенностей сворачивания хромосом снова и снова появляются у разных видов.
Три типа взаимодействий приводят к складыванию листов хромосом, придавая тепловым картам вид шахматной доски или матраса. При одном взаимодействии, наблюдаемом, например, в молотом арахисе, концы разных хромосом имеют тенденцию соприкасаться. В другом случае хромосомы таких организмов, как дрозофилы, соприкасаются посередине. И во взаимодействии, наблюдаемом у мягкой пшеницы (Triticum aestivum), ветви разных хромосом складываются друг над другом.
Мятые шарообразные хромосомы, как у красной пираньи (Pygocentrus nattereri), обладают четвертым типом взаимодействия. В этих структурах хромосома сворачивается в клубок, а не соприкасается с другими хромосомами, в результате чего на тепловых картах появляются большие красные квадраты.
«Нарушение частей конденсина II — комплекса белков, который помогает собирать хромосомы при делении клеток — может изменить организацию ядра. Команда обнаружила, что изменения в конденсине II могут сделать смятое человеческое ядро похожим на свернутое ядро мухи. Но у некоторых организмов листы складываются в стопку, несмотря на то, что конденсин II не поврежден. Это означает, что могут быть другие факторы, которые исследователи еще не обнаружили, которые заставляют клетки особым образом втиснуть хромосомы в ядро», — говорит Хенкамп.
Статья опубликована в журнале Science
Источник: scientificrussia.ru
