С того момента, как были открыты элементарные структуры тела человека – клетки, изучение их строения и функций не останавливалось. Хотя уже многое известно о различных типах человеческих клеток, но самое загадочное в них – это ядро и содержащиеся в нем хромосомы. Именно в них закодирована вся информация относительно работы клеток и тканей, всего функционирования организма в целом. Новое открытие хромосомной функции может пролить свет на здоровье человека и его болезни.
Что нового?
Исследователи обнаружили ключевые механизмы и структурные детали фундаментального биологического процесса – как клеточное ядро и его хромосомный материал перестраиваются после деления клетки. Новые результаты в строении и функционировании хромосом могут дать важную информацию о здоровье человека и его заболеваниях.Когда клетка делится на две дочерние клетки, практически все гены временно отключаются, и сложные структуры в хромосомах разрушаются. После деления дочерние клетки точно восстанавливают сложные структуры внутри каждого клеточного ядра, и у них остаются идентичные копии родительских генов.
В недавнем исследовании, опубликованном в Nature, ученые описывают биологические структуры и динамические силы, которые управляют реорганизацией хромосом после деления клеток. Несмотря на критическую важность клеточного цикла, в котором клетки растут и делятся, лишь немногие ученые ранее исследовали механизмы восстановления структур ядра после деления.
В биологии давно остается открытым вопрос о том, как именно гены организованы в ядре. Все основания ДНК в геноме одной клетки, если их развернуть в прямую линию, простираются на два метра. Однако этот материал упакован в крошечное пространство внутри каждого ядра клетки. Поэтому упаковка должна быть идеально правильной.
Ученые с помощью мощных компьютеров исследовали трехмерные модели упаковки ДНК и составили карту каждой. Эти карты также позволили ученым измерить взаимодействия между отдельными фрагментами ДНК в разные моменты времени в клеточном цикле. В целом, они обнаружили около 2 миллиардов взаимодействий во время деления и после него, когда дочерние ядра в клетках полностью восстановились. В ходе исследования были выявлены и некоторые структуры, которые помогают правильно склеивать гены в нужной последовательности. Полученные результаты описывают динамическую иерархическую структуру последовательности, с помощью которой хромосомы восстанавливают себя после деления.
Считывание, преобразование информации, закодированной в ДНК, и ее передача во время деления клеток временно останавливаются, но затем активируются в дочерних клетках. Поскольку генные мутации, которые нарушают нормальную структуру хромосом и генов, могут играть ключевую роль в заболевании, более полное понимание процесса деления имеет потенциальное клиническое значение. Возможно, на основе новых знаний ученые научатся исправлять дефекты в генах, устраняя таким образом серьезные болезни.
Читайте также наш материал по ссылке про хромосомные и генные болезни.
