記事はジャーナルネイチャーコミュニケーションズに公開されています。クロマチン、DNA複合体およびタンパク質がコンパクトになるという事実のために、ほぼ2メートルのDNAスレッドがヒト細胞の小さなカーネルに置かれる。 DNAを包装する方法を研究するために、世界中の科学者は染色体（3C）の立体配座のいわゆる立体配座によって使用され、そしてそれらの最も生産的の1つはHi-C法である。高性能シークエンシングを用いてゲノム全体のDNAの接点を検出することができます。
しかしながら、これにおいては問題がある：Hi - C作業は、数十のDNAマイクログラムを必要とする - それは、独自の空間クロマチン組織を有する何百万もの細胞である。個々の細胞におけるDNA包装の特徴を考慮に入れない一般的な写真を得るために、この情報は平均されなければならない。
「平均的な人」が実際に存在しないように、従来のHi-Cメソッドは表示できず、DNA切片の複数の相互作用のどれが同じセル内で同時に発生します。さらに、この「集団的な肖像」は、物理的なプロセスがクロマチンの三次元構造の形成をもたらすのを理解するのに苦労するのに苦労しています。
「我々は、平均したDNAコンタクトカード内のいわゆるトポロジ関連ドメイン（Tadada）のいくつかの構造を見ていますが、それらが個々の細胞に存在するかどうかはわからないか、またはこれらは平均化されています。さらに、遺伝子発現の観点からは、同じ組織の細胞においてさえも多種多様が起こることがわかっている - ここからそれらが構造的レベルにあるかについての自然な質問がある」とは、共同Mikhail Gelfandの著者であるScolatha副大統領の生物医学研究による。
これらの問題を解決し、実験HI-Cを個々の細胞に適したものにするために、いくつかの機関の研究者はHi-C単一細胞と呼ばれる方法を開発した。 LEFFとLife Scop Catherine Chutherの中心部の准教授のSkoltechチームは、Hi-C単一細胞のデータ処理を最適化し、ショウジョウバエ細胞の基本的性質を探求するためのタスクを提供しました。
MV Lomonosovの従業員とともに、ロシア語 - フランス語学際的な科学センターPonceleとともに、MV Lomonosovの後、ショウジョウバエ細胞を用いた実験に適した方法を最適化した方法を最適化した。 。
チームはHi-C法の標準的な工程で始まり、クロマチンの構造が化学的に固定されており、DNAは切断され、「再構成」が「縫い」になっている"。しかし、それからすべてのDNAを一度に使用するのではなく、科学者たちはPHI29バクテリオファージポリメラーゼを用いて各細胞からの微量のDNAを増幅した。このポリメラーゼは、部分的には、他の一般的なポリメラーゼよりもはるかに少ない数の誤差を有する非常に小さいサンプルでさえも大量のDNAを生成するその能力のために、DNAを増幅するときによく使用される。
しかしながら、この便利なDNAポリメラーゼは、コピーのかなり高い精度にもかかわらず、依然としてDNA分子間に依然として「ジャンプ」することができ、Hi-Cアルゴリズムが実際の相互作用と区別できない人工的な結合を生み出すことができることがわかった。したがって、研究者はポリメラーゼのこれらのランダムな「ジャンプ」を拒絶するためのメカニズムを思いつく必要がありました。
それらは、様々な生物がクロマチン包装の一般的な基本原理を有するかどうかを知るためにショウジョウバエ細胞上でそれらの新しい方法を使用した。哺乳動物細胞に関する以前の研究は、集団HI-Cによって得られたが個々の細胞では得られなかった接触カード上でのみTADESの存在を示した。しかしながら、ショウジョウバエの細胞の研究は、これらのドメインが各特定細胞にあることを示した。
どの生物学的メカニズムがこれらの持続可能なドメインの形成の原因であるかを理解するために、追加の研究が必要になるでしょう。科学者たちは彼らの出現の2つのモデルを提供しました。それらの1つは、ショウジョウバエのクロマチンが「粘着性」のメカニズムによって組織されていることを示唆しています、すなわち、そのセクションのいくつかは互いに接続される可能性が高いです。他のものによれば、いわゆるヒンジ押出機構を説明すると、大型のタンパク質複合体がDNA糸からループを作り出し、そしてこの包装DNAのために。
「おそらく最も興味深い問題の1つは、折りたたみクロマチンの規則がさまざまな種類の生物で同じであるかどうかです。単一細胞、ドロジヒフィルムのHi-C法を用いて、哺乳動物細胞のドメインと同様のドメインもこの昆虫のゲノムに存在することがわかった。しかし、これらの構造は哺乳類よりもはるかに注文されています」と、Alexander Galitsyn、Scholtech Groaduply Studentと第一の著者の1つです。
「ループやタドフの形成のためのクロマチンとメカニズムの建築を勉強し続けます。答えなしにこの分野にはまだ多くの質問があります。私たちはすでにいくつかの生物のこれらのメカニズムが異なるかもしれませんが、全体としてのクロマチンの折り畳みの進化は何ですか？十分な細部でこれを理解したい場合は、ギャップを埋める必要があります。したがって、私たちはすでに海洋のスポンジ、酵母とアメーバスと協力しています」とCatherine Temmevaは言います。
彼女によれば、グループはまた、疾患、身体の開発、老化の開発とのクロマチンの組織の変化の可能性の可能性にも関与しています。 「クロマチナの建築が遺伝子の表現と密接に関連していると仮定した場合、これらの質問に対応することは、人体の発達、老化、病気の開発の規制に対処することができるだろう」とTehraevaは言います。
国立フランスの科学研究センター、ロシア語の科学研究センターであるM. V. Lomonosov、ロシア語 - 学際的な科学センターPonceleと他の組織の専門家の専門家の専門家。
出典：裸の科学