Биологи раскрыли загадку складывания ДНК при связывании хромосом

Биологи из Университета Джонса Хопкинса обнаружили важную подсказку для решения давней неразрешенной проблемы — как длинные нити ДНК «сжимаются», когда гомологичные хромосомы в ядре клетки образуют тесную связь. Статья об исследовании опубликована в журнале Developmental Cell.

Один из вариантов того, как хромосомы «контактируют» друг с другом, выглядит так: они сходятся вместе, точно так же, как пуговицы застегиваются на рубашке. Если хромосомы правильно «застегнуты», глаза и конечности мухи образуются так, как должны. Но неправильно застегнутые хромосомы приводят к проблемам со зрением, к ног на голове вместо антенн и другим дефектам.

Человеческая ДНК сложнее, чем у мухи, но хромосомы «застегиваются» одинаково в особых случаях, и знание того, как работает этот процесс, может помочь объяснить экспрессию генов, в частности, как генетические аномалии могут привести к болезням.

«Метр (суммарная длина нитей, — прим. Indicator.Ru) ДНК в организме людей должен складываться в очень компактную форму и делать это одним и тем же образом каждый раз — и мы почти не знаем, как это работает, — отмечает ведущий автор работы, аспирантка Университета Джонса Хопкинса Кайла Виц. — Застегивание — это только один из способов контакта хромосом, и наша работа является очень важным первым шагом к лучшему пониманию этого процесса».

Застегивание — это специализированный способ, которым некоторые хромосомы человека соединяются во время развития. Но у мух этот процесс происходит легко, что делает их идеальной моделью для изучения. Команда ученых обнаружила, что хромосомы в некоторых частях тела мухи лучше соединяются между собой, чем в других.

Ученые обработали хромосомы личинок плодовой мухи таким образом, чтобы они светились. Таким образом ученые смогли увидеть, происходит процесс правильно или нет. Ученые наблюдали за ним внутри клеток глаза плодовых мушек. В случае неправильного «застегивания» у подопытных возникли бы проблемы с восприятием цвета и в целом со зрением. Но обнаружилось, что хромосомы в этих клетках соединяются правильно. Но в антеннах мух это соединение происходило по-другому, и неправильное «застегивание» привело к поразительным мутациям, а именно — к ногам, растущим на голове вместо антенн.

«Наша работа добавляет еще один кусочек к головоломке понимания того, как ДНК складывается вместе, чтобы убедиться, что гены работают правильно», — отметил руководитель исследования, сотрудник Университета Джонса Хопкинса Роберт Джонстон.