Большой коллектив американских ученых показал, что ДНК в клеточном ядре упакована по фрактальному принципу. Такой вывод исследователи сделали по итогам работы, сочетавшей экспериментальные методики и компьютерное моделирование. Результаты авторов опубликованы в журнале Science. Коротко они изложены в пресс-релизе Массачусетского технологического института, сотрудники которого принимали участие в работе.
Узнайте больше в полной версии ➞Генетическая информация живых существ закодирована в ДНК. У организмов, обладающих ядром (эукариоты) ДНК хранится именно там. Отдельные нити ДНК соединены с определенными белками и образуют хромосомы. Большую часть времени хромосомы в ядре присутствуют не как отдельные тела: ДНК частично раскручена и может простираться на значительные расстояния.
Как именно расположены в ядре такие петли ДНК, исследователям до конца не ясно. Очевидно, что упаковка не является случайной, так как в этом случае нити неизбежно запутывались бы. Существует несколько гипотез, объясняющих пространственную организацию ДНК в ядре, однако все они требуют дополнительного подтверждения.
Для того чтобы определить, как расположены нити ДНК в ядре, авторы новой работы обрабатывали клеточные ядра формальдегидом. Это вещество способствует образованию сшивок между находящимися в непосредственной близости фрагментами ДНК. Ученые выделяли такие сшитые участки и определяли их последовательность. Зная последовательность, исследователи могли найти место этих участков на хромосомах.
Используя полученные данные, специалисты построили трехмерную модель ядра. Оказалось, что внутренняя организация ядра представляет собой фрактал. Этим термином обозначают геометрическую фигуру, обладающую свойством самоподобия. Такой способ упаковки предохраняет нити ДНК от запутывания и образования узлов. Недавно тот же результат был получен другим исследовательским коллективом, использовавшим совсем другие методы.
В последние годы ученые установили, что пространственная организация ядра чрезвычайно важна для нормальной реализации записанной в геноме информации. Упаковка ДНК динамично меняется в ходе жизненного цикла клетки, а также, например, при превращении нормальной клетки в раковую. Наука, изучающая надгеномные механизмы регуляции генома, в том числе и его упаковку, получила название эпигенетики.