Статијата е објавена во списанието Nature Communications. Речиси двомесечната ДНК нишка е поставена во малото кернел на човечката клетка поради фактот што хроматин, комплекс на ДНК и протеини, го претвора во компактни, но сложени структури. За проучување на методите на ДНК за пакување, научниците низ целиот свет се користат од т.н. конформација на конформацијата на хромозомите (3C), а еден од најпродуктивните од нив е методот HI-C. Тоа ви овозможува да ги откриете контактите на ДНК на целиот геном користејќи секвенционирање со високи перформанси.
Во ова, сепак, постои проблем: работата на Hi-C бара десетици ДНК-микрограми - односно милиони клетки со уникатна просторна хроматинска организација. Оваа информација мора да биде во просек за да добие заедничка слика која нема да ги земе предвид карактеристиките на ДНК пакувањето во поединечни клетки.
Исто како што всушност не постои "просечно лице", традиционалниот HI-C метод не може да се покаже, кој од повеќе интеракции на ДНК секции се јавуваат истовремено во истата ќелија. Покрај тоа, овој "колективен портрет" едвај помага да се разбере што физичките процеси доведуваат до формирање на тродимензионална структура на хроматин.
"Гледаме некои структури, на пример, таканаречените тополошки поврзани домени (Tadada), во просечната ДНК контакт картички, но не знаеме дали тие постојат во поединечни клетки, или овие се артефакти во просек. Покрај тоа, знаеме дека од гледна точка на генот израз, широк спектар се случува дури и во клетките на истото ткиво - од тука има природно прашање за тоа колку се различно на структурното ниво ", вели ко- Автор на Михаил Гелфанд, потпретседател Сколата според биомедицинските истражувања.
За решавање на овие проблеми и да се направи експеримент Hi-C посоодветен за поединечни клетки, истражувачите на неколку институции имаат развиено метод наречен Hi-C единечни клетки. Скулчевиот тим предводен од Гелпланд и вонреден професор на Центарот за живот Скок Кетрин Цица даде задача да ја оптимизира обработката на податоците за Hi-C единечни клетки и да ги истражи основните својства на Дрософила клетките.
Нивните колеги од Институтот за биологија на биологијата на Руската академија на науките и Московскиот државен универзитет, именуван по МВ Ломоносов, заедно со вработените во руско-францускиот интердисциплинарен научен центар Покел, го оптимизираа методот за да го направат погоден за експерименти со Дрозофила клетки .
Тимовите започнаа со стандардни чекори на Hi-C методот, во кој структурата на хроматинот е фиксирана хемиски, а ДНК е намален и "повторно", така што фрагменти, кои во природни услови се близу, се покажа дека е "зашиени " Но, тогаш наместо да ја користите целата ДНК одеднаш, научниците го засилија малата количина на ДНК од секоја ќелија користејќи Phi29 бактериофагија полимераза. Оваа полимераза често се користи кога ќе ја засили ДНК, делумно, поради неговата способност да создаде голема количина на ДНК дури и на многу мал примерок со многу помал број грешки отколку другите популарни полимерази.
Сепак, се покажа дека оваа удобна ДНК полимераза, и покрај прилично високата точност на копирањето, сè уште може да "скок" помеѓу ДНК молекулите, создавајќи вештачки обврзници што Hi-C алгоритмот не може да се разликува од вистински интеракции. Затоа, истражувачите мораа да излезат со механизам за отфрлање на овие случајни "скокови" на полимераза.
Тие го користеа својот нов метод на Дрософила клетки за да дознаат дали разни организми имаат заеднички основни принципи на пакувањето на хроматин. Претходните студии за клетките на цицачи укажаа на постоењето на тади само на контакт картички добиени од населението Hi-C, но не и во поединечни клетки. Сепак, студијата на клетките на Дрософила покажа дека овие домени се во секоја специфична клетка.
Да се разбере кој биолошки механизам е одговорен за формирање на овие одржливи домени, ќе бидат потребни дополнителни истражувања; Додека научниците нудат два модели на нивна појава. Еден од нив сугерира дека хроматинот во Дрософила е организиран од механизмот на "лепливост", односно, некои од нејзините делови се со поголема веројатност да бидат поврзани едни со други. Според друг, опишувајќи го таканаречениот Hinges екструдерскиот механизам, големите протеински комплекси создаваат петелки од ДНК теми и поради овој пакет ДНК.
"Можеби едно од најинтересните прашања е дали правилата за преклопување на хроматинот се исти во различни видови живи организми. Користејќи го методот Hi-C на единечни клетки, Дрозофили, откривме дека домените слични на домените во клетките на цицачи се исто така присутни во геномот на овој инсект. Сепак, овие структури се многу повеќе нарачани отколку кај цицачите ", рече Александар Галицин, Сколч дипломиран студент и еден од првите автори на статијата.
"Ние ќе продолжиме да ја проучуваме архитектурата на хроматин и механизми за формирање на јамки и Tadov. Во оваа област има многу прашања во оваа област. Ние веќе знаеме дека овие механизми во некои организми може да варираат, но што е еволуцијата на хроматин преклопување како целина? Ако сакаме да го разбереме ова на доволно ниво на детали, треба да ги пополниме празнините, да ја проучуваме структурата на хроматинот во чудни организми, а не само оние кои веќе се добро испитани. Затоа, ние веќе работиме со морските сунѓери, квасец и амеба ", вели Кетрин Теммева.
Според неа, групата исто така се занимава со можна поврзаност на промените во организацијата на хроматинот со болести, развојот на телото и стареењето. "Ако претпоставиме дека архитектурата на хроматината е тесно поврзана со изразот на гените, тогаш, одговарајќи на овие прашања, ќе можеме да се справиме со регулирањето на развојот на човечкото тело, стареењето и болестите", вели Техраева.
Специјалисти на Институтот за биологија на гената на Руската академија на науките, Московскиот државен универзитет, именуван по М. В. Ломоносов, Националниот центар за научно истражување на Франција, руско-францускиот интердисциплинарен научен центар Покел и други организации се вклучени во студијата.
Извор: Голи наука