Когда люди думают о ДНК, они обычно представляют себе гены — части, которые кодируют белки и определяют наследуемые признаки. Но за пределами генов есть ещё много ДНК, которую мы только начинаем понимать. Одной из таких загадочных областей являются центромеры — участки, где хромосомы сужаются, что помогает им правильно делиться.
Лаборатория профессора Симоны Джунты
Моя лаборатория изучает эти области с момента основания в 2021 году в Римском университете Сапиенца в Италии. Но моё увлечение центромерами началось гораздо раньше, когда я была студенткой в Кембридже почти два десятилетия назад, изучая, как митотические клетки реагируют на повреждение ДНК.
Мой интерес к центромерам человека углубился за 10 лет работы научным сотрудником в Рокфеллеровском университете, где я начала раскрывать интересную особенность центромерной ДНК, которая долгое время оставалась незамеченной: её врождённая нестабильность.
Это был лишь один из многих парадоксов, которые воплощают центромеры: как такая быстро эволюционирующая, нестабильная последовательность ДНК может сохранять консервативную и важную функцию в сегрегации хромосом?
Сложности изучения центромер
На протяжении десятилетий центромеры считались «чёрными ящиками» генома: повторяющимися, сложными для секвенирования, почти невозможными для сборки. И по сей день сложно определить, правильно ли они собраны. Над этим активно работают моя лаборатория и другие исследователи.
Именно поэтому длинные участки повторяющейся центромерной ДНК долгое время игнорировались. И именно это привлекло моё внимание. Меня всегда влекло неизвестное, особенно то, что считалось экспериментально невозможным.
Во время моей докторской работы многие лаборатории изучали репарацию ДНК, но то, что происходило во время митоза, не было широко изучено, потому что эта фаза была слишком короткой, сложной для наблюдения и трудной для экспериментальной работы.
Результаты исследования
Недавно в журнале Science было опубликовано наше исследование, в котором мы описываем, как нам впервые удалось численно и визуально представить ДНК центромер, по сути, взломав скрытый уровень архитектуры генома. Это открывает новый способ чтения ДНК, выходящий за рамки линейной последовательности A, T, G и C.
Я часто объясняю это так: ДНК — это как инструкция внутри клетки. Представьте, что инструкция разделена на главы, каждая из которых копируется при делении клетки. Эти главы, известные как хромосомы, должны оставаться связанными, пока клетка не будет готова разделиться. Центромера служит точкой закрепления в центре, где система управления клетки захватывает и управляет дублированием.
Мы обнаружили, что у центромеры есть свой уникальный «штрихкод» — как серийный номер, отпечатанный на переплёте каждой главы. До недавнего времени никто не мог прочитать эти штрихкоды. Теперь мы можем.
Каждый штрихкод уникален для каждой хромосомы и остаётся неизменным у разных людей. Это предполагает эволюционно консервативную архитектуру, нечто древнее и фундаментальное в организации нашего генома.
Профессор Симона Джунта — доцент кафедры геномных исследований человека и руководитель Лаборатории эволюции генома в Римском университете Сапиенца. Она имеет опыт работы на трёх континентах и специализируется на изучении мутагенеза центромер человека, опираясь на свои знания в области стабильности генома и динамики хромосом.
Лаборатория Джунты использует инновационные междисциплинарные подходы — от секвенирования длинных прочтений до визуализации с высоким разрешением — для изучения нестабильности центромер при заболеваниях человека.
Джунта получила докторскую степень в Кембриджском университете, а затем прошла стажировку в UICC в CSIRO (Австралия). После десяти лет работы научным сотрудником в Рокфеллеровском университете (США) она получила стипендию имени Риты Леви-Монтальчини, стипендию Мари Кюри и стартовый грант AIRC для создания своей лаборатории в Италии. Среди её многочисленных наград и премий выделяется престижный грант ERC на изучение вариаций центромер человека.
Джунта — страстный сторонник научной коммуникации и гендерного равенства в STEM.