Биологи выяснили, как организуются хромосомы в ядрах
В разных клетках хромосомы уложены по-разному, но у них есть общий механизм. Ученые теперь раскрыли одну из тайн эволюции ядер клеток и научились управлять организацией генетического материала в лаборатории
Хромосомы в ядрах различных клеток организуются по-разному. Биологи уже давно заметили, что в клетках некоторых видов паттерны организации этих структур очень похожи. Кроме того, предыдущие работы показали, что существует два основных типа организации — один похож на страницы печатной газеты с прямыми краями и сложенной серединой, а второй представляет собой просто несколько «скомканных» хромосом.
Полученные в предыдущих исследования данные предполагали, что в ходе эволюции виды могут переключаться с одного типа на другой. Тогда ученые решили выяснить, можно ли проделать подобное в лаборатории. В другой научной группе биологи в ходе экспериментов наблюдали странную вещь: когда они изменяли структуру белка в человеческих клетках, хромосомы в их ядрах также полностью перестраивались. Это сбивало ученых с толку.
Тогда две группы начали работать вместе, чтобы подтвердить роль белка конденсина II в процессе изменения организации хромосом в ядрах. Но затем разразилась пандемия COVID-19, и ученые потеряли доступ к своим лабораториям. Единственным выходом оказались компьютерные модели. Биологи иоздали программу, которая могла имитировать воздействие конденсина II на цепочку из сотен миллионов нуклеотидов, составляющих каждую человеческую хромосому.
Ученые начали с широкого обзора всех известных данных по организации хромосом в ядре — это примерно 2 миллиарда лет эволюции этого органоида. Анализ показал, что очень много вариантов сводится к одному простому механизму, который биологи могут моделировать и воссоздавать в лаборатории. Теперь ученые планируют усовершенствовать алгоритм для 3D-моделирования хромосом и наблюдения за тем, как будет изменяться их организация при тех или иных условиях.
Статья об открытии опубликована в журнале Science.
