O artigo publícase na revista Nature Communications. O fío de ADN de case dous metros colócase no pequeno kernel da célula humana debido ao feito de que a cromatina, o complexo de ADN e as proteínas, convérteno en estruturas compactas, pero complexas. Para estudar os métodos de envasado ADN, os científicos de todo o mundo son utilizados pola chamada conformación da conformación dos cromosomas (3C) e un dos máis produtivos deles é o método HI-C. Permite detectar os contactos do ADN de todo o xenoma usando secuenciación de alto rendemento.
Neste, con todo, hai un problema: o traballo Hi-C require decenas de microgramos de ADN, é dicir, millóns de células cunha organización de cromatina espacial única. Esta información ten que ter un promedio para obter unha imaxe común que non terá en conta as características do envase de ADN nas células individuais.
Do mesmo xeito que a "persoa media" non existe realmente, o método de Hi-C tradicional non pode mostrar, cal das múltiples interaccións das seccións de ADN ocorren simultaneamente na mesma célula. Ademais, este "retrato colectivo" apenas está axudando a entender que procesos físicos levan á formación dunha estrutura tridimensional da cromatina.
"Vemos algunhas estruturas, por exemplo, os chamados dominios topológicamente asociados (TADADA), nas tarxetas de contacto de ADN promedio, pero non sabemos se existen en células individuais ou estes son de artefactos. Ademais, sabemos que desde o punto de vista da expresión xénica, prodúcese unha gran variedade incluso nas células do mesmo tecido - a partir de aquí hai unha pregunta natural sobre o diversos que están no nivel estrutural ", di o co- Autor de Mikhail Gelfand, vicepresidente Scolatha segundo a investigación biomédica.
Para resolver estes problemas e facer un experimento oi-C máis axeitado para as células individuais, os investigadores de varias institucións desenvolveron un método chamado células individuais Hi-C. Skoltech Team liderado por Gelfand e profesor asociado do Centro de Vida Scoop Catherine Church entregou unha tarefa para optimizar o procesamento de datos para as células individuais Hi-C e explorar as propiedades fundamentais das células Drosophila.
Os seus colegas do Instituto de Bioloxía da Bioloxía da Academia Rusa de Ciencias e da Universidade Estatal de Moscova nomearon despois de MV Lomonosov, xunto cos empregados do centro científico interdisciplinario ruso-francés Poncele, optimizaron o método para facelo adecuado para experimentos con células Drosophila ..
Os equipos comezaron cos pasos estándar do método Hi-C, no que a estrutura da cromatina está fixada químicamente e o ADN é cortado e "reasensible" para que os fragmentos, que en condicións naturais estean preto, resultaron ser "cosidas ". Pero, en vez de usar todo o ADN dunha soa vez, os científicos amplificaron a pequena cantidade de ADN de cada célula usando a polimerase bacteriófago PHI29. Esta polimerase úsase a miúdo ao amplificar o ADN, en parte, debido á súa capacidade de crear unha gran cantidade de ADN mesmo nunha mostra moi pequena cun número moito menor de erros que outras polimerases populares.
Non obstante, descubriuse que este conveniente ADN polimerase, a pesar da alta precisión da copia, aínda pode "saltar" entre as moléculas de ADN, creando bonos artificiais que o algoritmo de Hi-C non se pode distinguir das interaccións reais. Polo tanto, os investigadores tiveron que atopar un mecanismo para o rexeitamento destes "saltos" aleatorios da polimerase.
Usaron o seu novo método sobre as células Drosophila para descubrir se varios organismos teñen principios fundamentais comúns de envases de cromatina. Estudos previos sobre as células de mamíferos indicaron a existencia de tades só en tarxetas de contacto obtidas pola poboación HI-C, pero non en células individuais. Non obstante, o estudo das células de Drosophila mostrou que estes dominios están en cada célula específica.
Comprender que mecanismo biolóxico é responsable da formación destes dominios sostibles, será necesaria unha investigación adicional; Mentres os científicos ofrecían dous modelos da súa ocorrencia. Un deles suxire que a cromatina en Drosophila está organizada polo mecanismo de "adherencia", é dicir, algunhas das súas seccións son máis propensas a conectarse entre si. Segundo outro, describindo o chamado mecanismo de extrusión de bisagras, grandes complexos de proteínas crean bucles de fíos de ADN e debido a este paquete de ADN.
"Quizais unha das cuestións máis interesantes é se as regras de cromatina plegable son iguais en diferentes tipos de organismos vivos. Usando o método HI-C de células individuais, Drozophils, descubrimos que os dominios similares aos dominios nas células de mamíferos tamén están presentes no xenoma deste insecto. Non obstante, estas estruturas son moito máis ordenadas que en mamíferos, "dixo Alexander Galitsyn, estudante de posgrao Scholtech e un dos primeiros autores do artigo.
"Seguiremos estudar a arquitectura de cromatina e mecanismos para a formación de loops e Tadov. Aínda hai moitas preguntas nesta área sen respostas. Xa sabemos que estes mecanismos nalgúns organismos poden variar, pero cal é a evolución da cromatina dobrando no seu conxunto? Se queremos entender isto a un nivel de detalle suficiente, necesitamos encher as lagoas, estudando a estrutura da cromatina en estraños organismos e non só aqueles que xa están ben investigados. Polo tanto, xa estamos a traballar con esponxas mariñas, levadura e amebas ", di Catherine Temmeva.
Segundo ela, o grupo tamén se dedica a unha posible conexión de cambios na organización da cromatina con enfermidades, o desenvolvemento do corpo e o envellecemento. "Se supoñemos que a arquitectura da cromatina está intimamente relacionada coa expresión de xenes, entón, respondendo a estas preguntas, poderemos xestionar a regulación do desenvolvemento do corpo humano, envellecemento e enfermidades", di Tehraeva.
Especialistas do Instituto de Bioloxía da Génera da Academia Rusa de Ciencias, a Universidade Estatal de Moscova nomeou a M. V. Lomonosov, o Centro Nacional de Investigación Científica de Francia, o Centro Centro Científico Interdisciplinario Ruso-Francés Poncele e outras organizacións están implicados no estudo.
Fonte: ciencia espida