Учёные создали карту сворачивания ДНК с разрешением в одну пару оснований в живых клетках

от

Учёные из Оксфордского департамента медицины Радклиффа получили наиболее детальное представление о том, как ДНК складывается и функционирует внутри живых клеток. Они обнаружили физические структуры, которые контролируют включение и выключение генов.

Используя новую методику под названием MCC ultra, команда учёных составила карту человеческого генома с точностью до одной пары оснований. Это позволило понять, как контролируются гены, то есть как организм решает, какие гены активировать или отключать в нужное время и в нужных клетках.

Профессор Джеймс Дэвис, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Cell под названием «Mapping chromatin structure at base-pair resolution unveils a unified model of cis-regulatory element interactions», сказал: «Впервые мы можем увидеть, как физически устроены переключатели управления геномом внутри клеток».

Этот прорыв даёт учёным новый мощный инструмент для понимания того, как генетические различия приводят к заболеваниям, и открывает новые пути для поиска лекарств.

Более двух десятилетий учёные знают полную последовательность человеческого генома — 3 миллиарда «букв» ДНК, составляющих наш генетический код. Но как этот код складывается и функционирует внутри клетки, оставалось в значительной степени неизвестным.

ДНК каждой клетки, длиной около 2 метров, плотно упакована в микроскопическое пространство диаметром в одну сотую миллиметра. Внутри этого пространства ДНК постоянно изгибается и образует петли, сближая удалённые участки. Эти трёхмерные структуры имеют решающее значение, поскольку определяют, какие гены активны, а какие молчат, подобно тому как на печатной плате определяются подключённые и отключённые переключатели.

До сих пор исследователи могли наблюдать эти взаимодействия только с относительно низким разрешением. Новый оксфордский метод фиксирует их с точностью до одной пары оснований — наименьшей единицы ДНК, предлагая поистине молекулярный взгляд на контроль генов.

Этот уровень детализации важен, поскольку более 90% генетических изменений, связанных с распространёнными заболеваниями, лежат не в самих генах, а в «переключателях», которые их регулируют. Способность видеть, как организованы эти переключатели, даёт учёным новую основу для выявления нарушений регуляции генов и способов их исправления.

«У нас теперь есть инструмент, который позволяет нам изучать контроль генов в мельчайших деталях», — сказал доктор Ханпэн Ли, докторант, руководивший экспериментальной работой. «Это важный шаг к пониманию того, что идёт не так при заболевании и что можно сделать, чтобы это исправить».

Команда из Оксфорда также сотрудничала с профессором Росаной Коллепардо-Геварой из Кембриджского университета, чьи компьютерные симуляции подтвердили, что наблюдаемые закономерности сворачивания возникают естественным образом из физических свойств ДНК и её упаковочных белков.

Вместе учёные предлагают новую модель регуляции генов, в которой клетки используют электромагнитные силы для вывода последовательностей управления ДНК на поверхность, где они группируются в «острова» генной активности. Эти структуры, которые ранее были невидимы, по-видимому, являются фундаментальным механизмом того, как клетки считывают свои генетические инструкции.

Исследование представляет собой значительный шаг вперёд в молекулярной генетике, обеспечивая основу для будущих исследований того, как изменения в структуре генома вызывают заболевания.

Предоставлено Оксфордским университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте