Bài báo được công bố trên tạp chí Nature Communications. Chủ đề DNA gần hai mét được đặt trong kernel nhỏ của tế bào người do nhiễm sắcromatin, phức hợp DNA và protein, biến nó thành các cấu trúc nhỏ gọn, nhưng phức tạp. Để nghiên cứu các phương pháp đóng gói DNA, các nhà khoa học trên toàn thế giới được sử dụng bởi cái gọi là sự phù hợp của sự phù hợp của nhiễm sắc thể (3C) và một trong những hiệu quả nhất trong số đó là phương pháp Hi-C. Nó cho phép bạn phát hiện các liên hệ của DNA của toàn bộ bộ gen bằng cách sử dụng trình tự hiệu suất cao.
Tuy nhiên, trong đó, có một vấn đề: công việc Hi-C yêu cầu hàng tá microgam DNA - nghĩa là hàng triệu ô với một tổ chức Chromatin không gian độc đáo. Thông tin này phải được tính trung bình để có được một hình ảnh chung sẽ không tính đến các tính năng của bao bì DNA trong các ô riêng lẻ.
Giống như "người bình thường" không thực sự tồn tại, phương thức Hi-C truyền thống không thể hiển thị, bao gồm nhiều tương tác của các phần DNA xảy ra đồng thời trong cùng một ô. Ngoài ra, "bức chân dung tập thể" này hầu như không giúp ích gì để hiểu những quá trình vật lý dẫn đến sự hình thành cấu trúc ba chiều của Chromatin.
"Chúng tôi thấy một số cấu trúc, ví dụ, cái gọi là tên miền liên quan đến cấu trúc liên kết (Tadada), trong thẻ liên hệ DNA trung bình, nhưng chúng tôi không biết liệu chúng tồn tại trong các ô riêng lẻ hay đây là những tạo tác trung bình. Ngoài ra, chúng ta biết rằng từ quan điểm của biểu hiện gen, một loạt nhiều xảy ra ngay cả trong các ô cùng với mô - từ đây có một câu hỏi tự nhiên về mức độ của họ ở mức độ kết cấu, "cùng nói Tác giả của Mikhail Gelfand, phó chủ tịch Scolatha theo nghiên cứu y sinh.
Để giải quyết những vấn đề này và thực hiện một thí nghiệm HI-C phù hợp hơn cho các tế bào riêng lẻ, các nhà nghiên cứu của một số tổ chức đã phát triển một phương thức gọi là các tế bào đơn Hi-C. Đội Skoltech do Gelfand và Phó giáo sư của Trung tâm Catherine Catherine cung cấp một nhiệm vụ để tối ưu hóa xử lý dữ liệu cho các tế bào đơn Hi-C và khám phá các đặc tính cơ bản của các tế bào Drosophila.
Đồng nghiệp của Viện Sinh học Sinh học của Viện Hàn lâm Khoa học Nga và Đại học bang Moscow được đặt theo tên của MV Lomonosov, cùng với nhân viên của Trung tâm khoa học khoa học liên ngành Nga-Pháp, được tối ưu hóa phương pháp để làm cho nó phù hợp với các thí nghiệm với các tế bào Drosophila .
Các đội bắt đầu với các bước tiêu chuẩn của phương pháp Hi-C, trong đó cấu trúc của Chromatin được cố định về mặt hóa học và DNA bị cắt và "lắp lại" để các mảnh vỡ, trong điều kiện tự nhiên sẽ gần, hóa ra là SEWN ". Nhưng sau đó thay vì sử dụng tất cả DNA cùng một lúc, các nhà khoa học khuếch đại lượng DNA nhỏ từ mỗi ô bằng cách sử dụng vi khuẩn PHI29 polymerase. Polymerase này thường được sử dụng khi khuếch đại DNA, một phần, do khả năng tạo một lượng DNA lớn ngay cả trên một mẫu rất nhỏ với số lượng lỗi nhỏ hơn nhiều so với các loại polymeres phổ biến khác.
Tuy nhiên, hóa ra là DNA polymerase tiện lợi này, mặc dù độ chính xác khá cao, vẫn có thể "nhảy" giữa các phân tử DNA, tạo các liên kết nhân tạo mà thuật toán Hi-C không thể được phân biệt với các tương tác thực sự. Do đó, các nhà nghiên cứu đã phải đưa ra một cơ chế để từ chối những "nhảy" ngẫu nhiên này của polymerase.
Họ đã sử dụng phương pháp mới của họ trên các tế bào Drosophila để tìm hiểu xem các sinh vật khác nhau có các nguyên tắc cơ bản phổ biến của bao bì Chromatin. Các nghiên cứu trước đây về các tế bào động vật có vú chỉ ra sự tồn tại của các tades chỉ trên thẻ tiếp xúc thu được bởi dân số HI-C, nhưng không phải trong các tế bào riêng lẻ. Tuy nhiên, nghiên cứu về các tế bào của Drosophila cho thấy những tên miền này nằm trong mỗi ô cụ thể.
Để hiểu cơ chế sinh học nào chịu trách nhiệm hình thành các lĩnh vực bền vững này, nghiên cứu bổ sung sẽ được yêu cầu; Trong khi các nhà khoa học cung cấp hai mô hình xuất hiện của họ. Một trong số họ gợi ý rằng Chromatin ở Drosophila được tổ chức theo cơ chế của "Dính", nghĩa là một số phần của nó có nhiều khả năng được kết nối với nhau. Theo một cái khác, mô tả cái gọi là cơ chế ép đùn bản lề, phức hợp protein lớn tạo ra các vòng lặp từ các sợi DNA và do DNA gói này.
Có lẽ một trong những vấn đề thú vị nhất là liệu các quy tắc gấp Chromatin có giống nhau trong các loại sinh vật sống khác nhau hay không. Sử dụng phương pháp Hi-C của các tế bào đơn, hà mã, chúng tôi phát hiện ra các miền tương tự như các miền trong các tế bào động vật có vú cũng có mặt trong bộ gen của côn trùng này. Tuy nhiên, các cấu trúc này được đặt hàng nhiều hơn nhiều so với động vật có vú, ông Alexander Galitsyn, sinh viên tốt nghiệp Scholtech và một trong những tác giả đầu tiên của bài viết cho biết.
"Chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu kiến trúc của Chromatin và các cơ chế để hình thành các vòng lặp và Tadov. Vẫn còn nhiều câu hỏi trong lĩnh vực này mà không có câu trả lời. Chúng tôi đã biết rằng các cơ chế này trong một số sinh vật có thể thay đổi, nhưng sự phát triển của toàn bộ Chromatin là bao nhiêu? Nếu chúng ta muốn hiểu điều này với mức độ chi tiết đầy đủ, chúng ta cần lấp đầy những khoảng trống, nghiên cứu cấu trúc của Chromatin trong các sinh vật kỳ lạ, và không chỉ những người được điều tra tốt. Do đó, chúng tôi đã làm việc với bọt biển biển, nấm men và amip, "Catherine Temmeva nói.
Theo cô, nhóm cũng tham gia vào một mối liên hệ có thể có những thay đổi trong việc tổ chức Chromatin với các bệnh, sự phát triển của cơ thể và lão hóa. "Nếu chúng ta cho rằng kiến trúc của Chromatina có liên quan chặt chẽ với biểu hiện của các gen, thì, đáp ứng với những câu hỏi này, chúng ta sẽ có thể đối phó với quy định về sự phát triển của cơ thể con người, lão hóa và bệnh", Tehraeva nói.
Các chuyên gia của Viện Sinh học của Gena của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, Đại học bang Moscow được đặt theo tên M. V. Lomonosov, Trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia của Pháp, Trung tâm khoa học khoa học liên ngành Nga-Pháp và các tổ chức khác có liên quan đến nghiên cứu.
Nguồn: Khoa học khỏa thân