La artikolo estas publikigita en la ĵurnalo Nature Communications. La preskaŭ du-metra DNA-fadeno estas metita en la eta kerno de la homa ĉelo pro la fakto, ke kromatino, la ADN-komplekso kaj proteinoj, igas kompakta, sed kompleksaj strukturoj. Por studi la metodojn de pakita DNA, sciencistoj tra la tuta mondo estas uzataj de la tielnomata konformado de la konformado de kromosomoj (3C), kaj unu el la plej produktivaj de ili estas la Hi-C-metodo. I permesas vin detekti la kontaktojn de la DNA de la tuta genaro uzante alt-efikan sinsekvon.
En ĉi tio, tamen, estas problemo: la SI-C-laboro postulas dekojn da DNA-mikrogramoj - tio estas, milionoj da ĉeloj kun unika spaca strukturo de kromatinoj. Ĉi tiu informo devas averaĝi por akiri komunan bildon, kiu ne konsideros la trajtojn de DNA-pakumo en individuaj ĉeloj.
Same kiel la "averaĝa persono" efektive ne ekzistas, la tradicia Hi-C-metodo ne povas montri, kiu el la multoblaj interagoj de DNA-sekcioj okazas samtempe en la sama ĉelo. Krome, ĉi tiu "kolektiva portreto" apenaŭ helpas kompreni, kiuj fizikaj procezoj kondukas al la formado de tridimensia strukturo de kromatino.
"Ni vidas iujn strukturojn, ekzemple, la tiel nomataj topologie asociitaj domajnoj (tadada), en la averaĝa DNA-kontaktaj kartoj, sed ni ne scias, ĉu ili ekzistas en individuaj ĉeloj, aŭ ĉi tiuj estas averaĝaj artefaktoj. Krome, ni scias, ke laŭ la vidpunkto de gena esprimo, ampleksa vario okazas eĉ en la ĉeloj de la sama histo - de ĉi tie estas natura demando pri kiel diversaj ili estas en la struktura nivelo, "diras la ko- Aŭtoro de Mikhail Gelfand, vicprezidanto Scolatha laŭ biomedicina esplorado.
Por solvi ĉi tiujn problemojn kaj fari eksperimenton Hi-C pli taŭga por individuaj ĉeloj, esploristoj de pluraj institucioj disvolvis metodon nomatan Hi-C-unuopajn ĉelojn. SKLOTECH-teamo gvidata de Gelfand kaj Asociita Profesoro pri la Centro por Vivo Scoop Catherine Church faris taskon optimumigi datum-prilaboradon por Hi-C-unuopaj ĉeloj kaj esplori la fundamentajn ecojn de Drosophila-ĉeloj.
Liaj kolegoj de la Biologia Instituto de la Biologio de la Rusa Akademio de Sciencoj kaj Moskva Ŝtata Universitato nomiĝis laŭ MV Lomonosov, kune kun la dungitoj de la rusa-franca interdisciplina scienca centro Poncele, optimumigis la metodon por fari ĝin taŭga por eksperimentoj kun Drosophila ĉeloj .
La teamoj komencis per la normaj paŝoj de la Hi-C-metodo, en kiu la strukturo de kromatino estas fiksita kemie, kaj la DNA estas tranĉita kaj "remasmebla" tiel ke fragmentoj, kiuj en naturaj kondiĉoj proksimiĝas, montriĝis "kudritaj ". Sed tiam anstataŭ uzi ĉiujn DNA tuj sciencistoj amplifis la malgrandan kvanton de DNA de ĉiu ĉelo per PHI29-bakteriaĵa polimerazo. Ĉi tiu polimerazo ofte estas uzata dum amplifanta DNA, parte pro sia kapablo krei grandan kvanton da DNA eĉ sur tre malgranda specimeno kun multe pli malgranda nombro da eraroj ol aliaj popularaj polimeroj.
Tamen, ĝi rezultis, ke ĉi tiu oportuna DNA-polimerazo, malgraŭ la sufiĉe granda precizeco de kopiado, ankoraŭ povas "salti" inter DNA-molekuloj, kreante artefaritajn ligojn, kiujn la Hi-C-algoritmo ne povas esti distingita de realaj interagoj. Sekve, esploristoj devis elpensi mekanismon por malakcepto de ĉi tiuj hazardaj "saltoj" de polimerazo.
Ili uzis sian novan metodon pri Drosophila ĉeloj por ekscii, ĉu diversaj organismoj havas komunajn fundamentajn principojn de kromatina pakado. Antaŭaj studoj pri mamulaj ĉeloj indikis la ekziston de Tades nur sur kontaktaj kartoj akiritaj de loĝantaro Hi-C, sed ne en individuaj ĉeloj. Tamen, la studo de la ĉeloj de Drosophila montris, ke ĉi tiuj domajnoj estas en ĉiu specifa ĉelo.
Por kompreni, kiu biologia mekanismo respondecas pri la formado de ĉi tiuj daŭrigeblaj domajnoj, aldonaj esploroj necesos; Dum sciencistoj ofertis du modelojn de sia okazo. Unu el ili sugestas, ke kromatino en Drosophila estas organizita de la mekanismo de "gluereco", tio estas, iuj el ĝiaj sekcioj pli verŝajne estas konektitaj unu al la alia. Laŭ alia, priskribante la tielnomitan ĉarniretan mekanismon, grandaj proteinaj kompleksoj kreas masxojn de DNA-fadenoj kaj pro ĉi tiu pakaĵo DNA.
"Eble unu el la plej interesaj aferoj estas ĉu la reguloj de faldebla kromatino estas la samaj en malsamaj specoj de vivaj organismoj. Uzante la Hi-C-metodon de unuopaj ĉeloj, Drozofils, ni eksciis, ke similaj domajnoj al domajnoj en mamulaj ĉeloj ankaŭ ĉeestas en la genaro de ĉi tiu insekto. Tamen, ĉi tiuj strukturoj estas multe pli mendaj ol en mamuloj, "diris Alexander Galitsyn, Scholtech-studento kaj unu el la unuaj aŭtoroj de la artikolo.
"Ni daŭre studos la arkitekturon de kromatino kaj mekanismoj por la formado de cikloj kaj Tadov. Ankoraŭ estas multaj demandoj en ĉi tiu areo sen respondoj. Ni jam scias, ke ĉi tiuj mekanismoj en iuj organismoj povas varii, sed kio estas la evoluo de cromatina faldebla kiel tuto? Se ni volas kompreni ĉi tion je sufiĉa nivelo de detalo, ni devas plenigi la mankojn, studi la strukturon de kromatino en strangaj organismoj, kaj ne nur tiuj, kiuj jam estas bone esploritaj. Sekve, ni jam laboras kun maraj spongoj, feĉo kaj ameboj, "diras Catherine Temmeva.
Laŭ ŝi, la grupo ankaŭ okupiĝas pri ebla rilato de ŝanĝoj en la organizo de kromatino kun malsanoj, la disvolviĝo de la korpo kaj maljuniĝo. "Se ni supozas, ke la arkitekturo de Chromatina estas proksime rilata al la esprimo de genoj, tiam, respondante al ĉi tiuj demandoj, ni povos trakti la reguladon de la evoluo de la homa korpo, maljuniĝo kaj malsanoj," diras Tehraeva.
Specialistoj de la Instituto de Biologio de la Géna de la Rusa Akademio de Sciencoj, Moskva Ŝtata Universitato nomata laŭ M. V. Lomonosov, la Nacia Centro por la scienca esplorado de Francio, la rusa-franca interdisciplina scienca centro Poncele kaj aliaj organizoj estas implikitaj en la studo.
Fonto: Nuda Scienco