Artikulli është publikuar në revistën Nature Communications. Thika e ADN-së pothuajse dy metra është vendosur në kernelin e vogël të qelizës njerëzore për shkak të faktit se Chromatin, kompleksi i ADN-së dhe proteinat, e kthen atë në struktura kompakte, por komplekse. Për të studiuar metodat e paketimit ADN, shkencëtarët në të gjithë botën përdoren nga të ashtuquajturat konformim të konformimit të kromozomeve (3C), dhe një nga më produktive prej tyre është metoda Hi-C. Kjo ju lejon të zbuloni kontaktet e ADN-së të të gjithë gjenomit duke përdorur sekuencimin me performancë të lartë.
Në këtë, megjithatë, ka një problem: puna Hi-C kërkon dhjetra micrograms ADN - domethënë miliona qeliza me një organizatë unike kromatike hapësinore. Ky informacion duhet të jetë mesatarisht për të marrë një pamje të përbashkët që nuk do të marrë parasysh tiparet e paketimit të ADN-së në qelizat individuale.
Ashtu si "personi mesatar" nuk ekziston, metoda tradicionale Hi-C nuk mund të tregojë, cila nga ndërveprimet e shumta të seksioneve të ADN-së ndodh njëkohësisht në të njëjtën qelizë. Përveç kësaj, kjo "portret kolektiv" vështirë se ndihmon për të kuptuar se cilat procese fizike çojnë në formimin e një strukture tre-dimensionale të Chromatin.
"Ne shohim disa struktura, për shembull, të ashtuquajturat domenet e lidhura topologjikisht (tadada), në kartat e kontaktit të ADN-së mesatarisht, por ne nuk e dimë nëse ato ekzistojnë në qelizat individuale, ose këto janë artefakte mesatarisht. Përveç kësaj, ne e dimë se nga pikëpamja e shprehjes së gjeneve, një shumëllojshmëri e gjerë ndodh edhe në qelizat e të njëjtit inde - nga këtu ka një pyetje të natyrshme se sa të ndryshme janë në nivelin strukturor ", thotë bashkë- Autori i Mikhail Gelfand, nënkryetar Scolatha sipas hulumtimit biomjekësor.
Për të zgjidhur këto probleme dhe për të bërë një eksperiment HI-C më të përshtatshëm për qelizat individuale, hulumtuesit e disa institucioneve kanë zhvilluar një metodë të quajtur Hi-C qelizat e vetme. Skoltech Ekipi i udhëhequr nga Gelfand dhe profesor i asociuar i Qendrës për Jeta Scoop Catherine Kisha mbajti një detyrë për të optimizuar përpunimin e të dhënave për qelizat e vetme Hi-C dhe të eksplorojnë vetitë themelore të qelizave drosophila.
Kolegët e tyre nga Instituti i Biologjisë i Biologjisë së Akademisë Ruse të Shkencave dhe Universitetit Shtetëror të Moskës të emëruar pas MV Lomonosov, së bashku me punonjësit e Qendrës Shkencore Shkencore Ruse-Franceze Poncele, optimizuar metodën për ta bërë atë të përshtatshme për eksperimente me qelizat drosophila .
Ekipet filluan me hapat standarde të metodës HI-C, në të cilën struktura e kromatin është fikse kimikisht, dhe ADN-ja është prerë dhe "reassembly" në mënyrë që fragmente, të cilat në kushte natyrore të jenë afër, doli të jetë "sewn ". Por pastaj në vend të përdorimit të të gjitha ADN-së në të njëjtën kohë, shkencëtarët përforcuan sasinë e vogël të ADN-së nga çdo qelizë duke përdorur PHI29 bakteriofage Polymerase. Kjo polimerazë përdoret shpesh gjatë amplifikimit të ADN-së, pjesërisht, për shkak të aftësisë së saj për të krijuar një sasi të madhe të ADN-së edhe në një mostër shumë të vogël me një numër shumë më të vogël të gabimeve sesa polimerat e tjera të njohura.
Megjithatë, doli se ky polimerazë e përshtatshme e ADN-së, pavarësisht nga saktësia mjaft e lartë e kopjimit, ende mund të "kërcejë" midis molekulave të ADN-së, duke krijuar obligacione artificiale që algoritmi Hi-C nuk mund të dallohen nga ndërveprimet reale. Prandaj, studiuesit duhej të dilnin me një mekanizëm për refuzimin e këtyre "hedhjeve" të rastësishme të polimerazës.
Ata përdorën metodën e tyre të re në qelizat drosophila për të gjetur nëse organizma të ndryshëm kanë parime të përbashkëta themelore të paketimit të kromatinit. Studimet e mëparshme mbi qelizat e gjitarëve treguan ekzistencën e tames vetëm në kartat e kontaktit të marra nga popullsia Hi-C, por jo në qelizat individuale. Megjithatë, studimi i qelizave të Drosophilës tregoi se këto fusha janë në çdo qelizë specifike.
Për të kuptuar se cili mekanizëm biologjik është përgjegjës për formimin e këtyre fushave të qëndrueshme, do të kërkohet kërkime shtesë; Ndërsa shkencëtarët ofruan dy modele të ndodhjes së tyre. Njëri prej tyre sugjeron që Chromatin në Drosophila organizohet nga mekanizmi i "ngjitjes", domethënë disa nga seksionet e saj kanë më shumë gjasa të lidhen me njëri-tjetrin. Sipas një tjetri, duke përshkruar të ashtuquajturat mekanizmin e nxjerrjes së varetave, komplekset e proteinave të mëdha krijojnë sythe nga temat e ADN-së dhe për shkak të kësaj ADN të paketës.
"Ndoshta një nga çështjet më interesante është nëse rregullat e kromatin palosjes janë të njëjta në lloje të ndryshme të organizmave të gjallë. Duke përdorur metodën Hi-C të qelizave të vetme, Drozophils, kemi kuptuar se domenet e ngjashme me domenet në qelizat e gjitarëve janë gjithashtu të pranishëm në gjenomin e këtij insekti. Megjithatë, këto struktura janë shumë më të urdhëruara sesa në gjitarë ", tha Alexander Galitsyn, student i diplomuar Scholtech dhe një nga autorët e parë të artikullit.
"Ne do të vazhdojmë të studiojmë arkitekturën e kromatin dhe mekanizmat për formimin e sythe dhe tadov. Ka ende shumë pyetje në këtë fushë pa përgjigje. Ne tashmë e dimë se këto mekanizma në disa organizma mund të ndryshojnë, por cila është evolucioni i palosjes së kromatinit në tërësi? Nëse duam ta kuptojmë këtë në një nivel të mjaftueshëm të detajeve, ne duhet të mbushim boshllëqet, duke studiuar strukturën e kromatin në organizma të çuditshëm, dhe jo vetëm ato që tashmë janë të hetuara mirë. Prandaj, ne tashmë punojmë me sponges detare, maja dhe amoebas ", thotë Catherine Temmeva.
Sipas saj, grupi është gjithashtu i angazhuar në një lidhje të mundshme të ndryshimeve në organizimin e kromatin me sëmundje, zhvillimin e trupit dhe plakjen. "Nëse supozojmë se arkitektura e Chromatina është e lidhur ngushtë me shprehjen e gjeneve, atëherë, duke iu përgjigjur këtyre pyetjeve, ne do të jemi në gjendje të merremi me rregullimin e zhvillimit të trupit të njeriut, plakjes dhe sëmundjeve", thotë Tehraeva.
Specialistët e Institutit të Biologjisë së Genës së Akademisë Ruse të Shkencave, Universiteti Shtetëror i Moskës i emëruar pas M. V. Lomonosov, Qendra Kombëtare për Kërkimin Shkencor të Francës, Qendra Shkencore Shkencore Ruse-Franceze Poncele dhe organizata të tjera janë të përfshira në studim.
Burimi: Shkenca e zhveshur