Сломав хребет геному плодовой мушки, ученые МГУ вылечат прогерию
Ученые проследили за изменениями в тканях после процедуры и обработали данные с помощью суперкомпьютера «Ломоносов-2». Благодаря исследованию удалось пролить свет на биологическую роль ядерной ламины — каркаса из белковых нитей внутри ядра клетки, который удерживает ДНК в правильно свернутом виде и препятствует ее свободному перемещению. Сворачивание участков генома называется упаковкой. Результаты работы опубликованы в издании Nature Communications во вторник 12 марта 2019 года.
Клеточное ядро в разрезе, фиолетовым выделена ядерная ламина
Диаметр клеточного ядра составляет сотые доли миллиметра, тогда как длина молекулы ДНК может достигать нескольких метров. Чтобы она уместилось в столь компактном объеме, необходимы специальные структуры — ламины. Несмотря на то, что их свойства и функции достаточно хорошо изучены, полностью их роль в функционировании клетки до сих пор не была ясна. Теперь известно, что без этого каркаса геном и вся клетка не могут правильно функционировать, нарушается упаковка ДНК, а также начинают вырабатываться те белки, которые ранее были заблокированы за ненадобностью.
Схема пространственных изменений генома, происходящих при разрушении ядерной ламины
Участки цепи ДНК, которыми она крепится к каркасу, называются ламина-ассоциированными доменами (ЛАД), в них расположены генные пустыни — невостребованные участки генома. Оказалось, что если устранить белковый хребет спирали ДНК, ЛАДы перемещаются в зону активной экспрессии генов (начинают кодироваться в белки), а их упаковка становится менее плотной. Таким образом происходит катастрофическое нарушение нормального процесса работы клетки и ее ядра, в ней накапливаются паразитные белки и повышается метаболитическая нагрузка.
Прогрессирование прогерии с возрастом
Детская прогерия — тяжелое генетически обусловленное заболевание, характеризующееся замедлением роста ребенка, атрофией кожных покровов, мышц и костей. Внешне течение болезни напоминает чрезвычайно ускоренное старение. Большинство пациентов не доживают до совершеннолетия. Основная причина детской прогерии — мутация гена LMNA, кодирующего белки ламины.
