Հոդվածը հրապարակվում է «Բնության հաղորդակցություն» ամսագրում: Գրեթե երկկողմանի ԴՆԹ-ի շարանը տեղադրված է մարդու խցիկի փոքրիկ միջուկում `այն պատճառով, որ Chromatin- ը, DNA համալիրը եւ սպիտակուցները վերածում են այն կոմպակտ, բայց բարդ կառույցների: ԴՆԹ-ի փաթեթավորման մեթոդները ուսումնասիրելու համար, ամբողջ աշխարհում գիտնականներն օգտագործվում են քրոմոսոմների (3C) կազմաձեւման այսպես կոչված, եւ դրանց ամենաարդյունավետը `Hi-C մեթոդը: Այն թույլ է տալիս հայտնաբերել ամբողջ գենոմի ԴՆԹ-ի կոնտակտները `օգտագործելով բարձրորակ հաջորդականացում:
Սակայն դրանում խնդիր կա. Hi-C- ի աշխատանքը պահանջում է տասնյակ ԴՆԹ միկրոգրամներ, այսինքն, միլիոնավոր բջիջներ, եզակի տարածական քրոմատինի կազմակերպություն: Այս տեղեկատվությունը պետք է միջնացվի ընդհանուր պատկեր ստանալու համար, որը հաշվի չի առնի անհատական բջիջներում ԴՆԹ փաթեթավորման առանձնահատկությունները:
As իշտ այնպես, ինչպես իրականում գոյություն չունի «միջին մարդը», Hi-C ավանդական մեթոդը չի կարող ցույց տալ, թե ԴՆԹ հատվածների բազմակի փոխազդեցություններից որն է տեղի ունենում միաժամանակ նույն խցում: Բացի այդ, այս «կոլեկտիվ դիմանկարը» դժվար թե օգնի հասկանալ, թե ինչ ֆիզիկական գործընթացներն են հանգեցնում քրոմատինի եռաչափ կառույցի ձեւավորմանը:
«Մենք տեսնում ենք, որ որոշ կառույցներ, օրինակ, այսպես կոչված, տեղաբանորեն ասոցիացված տիրույթները (TADADA), միջինացված ԴՆԹ-ի կոնտակտային քարտերում, բայց մենք չգիտենք` առկա են անհատական բջիջներում, կամ դրանք առկա են անհատական բջիջներում: Բացի այդ, մենք գիտենք, որ գեների արտահայտման տեսանկյունից, լայն տեսականի է տեղի ունենում նույնիսկ նույն հյուսվածքի բջիջներում. Այստեղից բնական հարց կա, թե ինչպես են դրանք բազմազան վիճակում », Հեղինակ, Միխայիլ Գելֆանդի, փոխնախագահ Սկարոլաթայի, ըստ կենսաբժշկական հետազոտության:
Այս խնդիրները լուծելու եւ անհատական բջիջների համար ավելի հարմար փորձեր կատարելու համար, մի քանի հաստատությունների հետազոտողներ մշակել են Hi-C միայնակ բջիջներ կոչվող մեթոդ: Skoltech- ի թիմը `Գելֆանդի եւ Կյանքի կենտրոնի կենտրոնի դոցենտի գլխավոր դոցենտ, Քեթրին Եկեղեցու եկեղեցու գլխավորությամբ առաջադրանք է առաջարկել օպտիմալացնել տվյալների մշակումը Hi-C միայնակ բջիջների համար եւ ուսումնասիրել Drosophila բջիջների հիմնարար հատկությունները:
Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի կենսաբանության կենսաբանության կենսաբանության կենսաբանության ինստիտուտի եւ Մոսկվայի Մոսկվայի պետական համալսարանի Կենսաբանության ինստիտուտը, ռուս-ֆրանսիական միջգերատեսչական գիտական կենտրոնի PoncelE- ի աշխատակիցների հետ միասին, օպտիմիզացրել է այն դոզան դոզան դարձնելու համար ,
Թիմերը սկսվեցին Hi-C մեթոդի ստանդարտ քայլերով, որոնցում քրոմատինի կառուցվածքը քիմիկապես քիմիական է, իսկ ԴՆԹ-ն կտրված է, եւ «վերազինվում է», որոնք բնական պայմաններում են, պարզվում է, որ «կարի է» « Բայց հետո միանգամից բոլոր ԴՆԹ-ն օգտագործելու փոխարեն, գիտնականները ուժեղացնում են յուրաքանչյուր բջիջից ԴՆԹ-ի փոքրիկ քանակը `օգտագործելով PHI29 մանրէոֆագի պոլիմերազ: Այս պոլիմերազը հաճախ օգտագործվում է ԴՆԹ-ի, մասամբ ուժեղացնելիս, մեծ քանակությամբ ԴՆԹ-ի ստեղծման ունակության պատճառով նույնիսկ շատ փոքր նմուշի վրա շատ ավելի փոքր թվով սխալներով, քան մյուս հանրաճանաչ պոլիմերաները:
Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ ԴՆԹ-ի այս հարմարավետ պոլիմերազը, չնայած պատճենահանման բավականին բարձր ճշգրտությանը, դեռեւս կարող է «ցատկել» ԴՆԹ մոլեկուլների միջեւ, ստեղծելով արհեստական պարտատոմսեր, որոնք չեն կարող տարբերակել իրական փոխազդեցությունից: Հետեւաբար, հետազոտողները ստիպված էին հանդես գալ պոլիմերազի այս պատահական «ցատկերը» մերժելու մեխանիզմով:
Նրանք օգտագործում էին Drosophila բջիջների վերաբերյալ իրենց նոր մեթոդը `պարզելու, թե արդյոք տարբեր օրգանիզմներ ունեն քրոմատին փաթեթավորման ընդհանուր հիմնարար սկզբունքներ: Մամալյան բջիջների վերաբերյալ նախորդ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել միայն տեւողությունների առկայությունը միայն բնակչության կողմից ձեռք բերված կոնտակտային քարտերի վրա, բայց ոչ անհատական բջիջներում: Այնուամենայնիվ, Դրոսոֆիլայի բջիջների ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ այս տիրույթները գտնվում են յուրաքանչյուր հատուկ խցում:
Հասկանալու համար, թե որ կենսաբանական մեխանիզմը պատասխանատու է այս կայուն տիրույթների ձեւավորման համար, կպահանջվի լրացուցիչ հետազոտություններ. Մինչ գիտնականներն իրենց առաջնության երկու մոդել են առաջարկել: Նրանցից մեկը հուշում է, որ Դրոոֆիլայում քրոմատինը կազմակերպվում է «կպչունության» մեխանիզմով, այսինքն, դրա մի մասը ավելի հավանական է, որ միմյանց հետ կապված լինի: Մեկ ուրիշի համաձայն, նկարագրելով այսպես կոչված Hinges Extrusion մեխանիզմը, մեծ սպիտակուցային համալիրները օղեր են ստեղծում ԴՆԹ-ի թելերից եւ այս փաթեթի շնորհիվ ԴՆԹ-ի շնորհիվ:
«Միգուցե ամենահետաքրքիր խնդիրներից մեկը լինի, թե արդյոք ծալովի քրոմատինի կանոնները նույնն են կենդանի օրգանիզմների տարբեր տեսակների մեջ: Օգտագործելով միայնակ բջիջների Hi-C մեթոդը, Drozophils, մենք պարզեցինք, որ այս միջատների գենոմի մեջ ներկա են նաեւ կաթնասունների տիրույթների տիրույթներին նման տիրույթները: Այնուամենայնիվ, այս կառույցները շատ ավելի կարգադրված են, քան կաթնասունեղենի մեջ », - ասում է« Ալեքսանդր Գալիտենը », Շոլտեքի շրջանավարտ ուսանող եւ հոդվածի առաջին հեղինակներից մեկը:
«Մենք կշարունակենք ուսումնասիրել Chromatin- ի ճարտարապետությունը եւ մեխանիզմները` օղակների ձեւավորման եւ Տադովի ձեւավորման համար: Այս ոլորտում դեռ շատ հարցեր կան առանց պատասխանների: Մենք արդեն գիտենք, որ որոշ օրգանիզմներում այս մեխանիզմները կարող են տարբեր լինել, բայց որն է քրոմատինի ծալման էվոլյուցիան որպես ամբողջություն: Եթե մենք ուզում ենք դա հասկանալ բավարար քանակությամբ մանրամասնության մեջ, մենք պետք է լրացնենք բացերը, ուսումնասիրելով քրոմատինի կառուցվածքը տարօրինակ օրգանիզմներում, եւ ոչ միայն նրանք, ովքեր արդեն լավ ուսումնասիրված են: Հետեւաբար, մենք արդեն աշխատում ենք ծովային սպունգերի, խմորիչի եւ ամեոբի հետ », - ասում է Քեթրին Տեմմեւան:
Ըստ նրա, խումբը նույնպես զբաղվում է քրոմատինի կազմակերպության կողմից հիվանդություններով, մարմնի եւ ծերացման զարգացումով փոփոխություններով: «Եթե ենթադրենք, որ Քրոմատինայի ճարտարապետությունը սերտորեն կապված է գեների արտահայտման հետ, այնուհետեւ պատասխանելով այս հարցերին, մենք կկարողանանք զբաղվել մարդու մարմնի, ծերացման եւ հիվանդությունների զարգացման կարգով», - ասում է Թեհրեւան:
Ուսումնասիրության մեջ ներգրավված են Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի Գերությունների ակադեմիայի Գենիայի կենսաբանության ինստիտուտի մասնագետներ, Ֆրանսիայի գիտական հետազոտությունների ազգային կենտրոն, ռուս-ֆրանսիական միջգերատեսչական գիտական կենտրոնի պոնսելե եւ այլ կազմակերպություններ:
Աղբյուր, մերկ գիտություն