Ученые провели исследование гигантских хромосом яйцеклеток и обнаружили фактор, который может пояснить, как клетка «включает» необходимые гены.
Специалисты из Института цитологии и генетики СО РАН совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета установили, что полигенные хромосомы типа «ламповых щеток» помогают понять механизмы, управляющие трехмерной организацией ДНК и активностью генов. Эти необычные структуры формируются в процессе созревания яйцеклеток у птиц, амфибий и некоторых других животных и выглядят как длинные нити с множеством боковых петель — откуда и происходит их оригинальное название. Оно появилось после открытия этих элементов в 1882 году учеными Флемингом и Руккертом, которые сравнили хромосомы с щетками для чистки уличных фонарей.
Результаты данного исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.
ДНК расправляет «петли» для работы генов
Исследование показало, что наиболее активные гены находятся именно в боковых петлях этих хромосом. В этих областях ДНК развернута и доступна для интенсивного считывания генетической информации. В то время как плотные участки — хромомеры — почти не участвуют в синтезе РНК.
Ученые сопоставили расположение активных и «молчаливых» зон генома с пространственной организацией хромосом и пришли к выводу, что архитектура ДНК напрямую связана с тем, какие гены клетка использует в данный момент. Это особенно важно для эмбрионального развития: именно в яйцеклетке заранее накапливаются молекулы РНК, необходимые для будущего зародыша в первые дни жизни.
Гигантские хромосомы стали «живой картой» генома
Авторы подчеркивают, что хромосомы «ламповые щетки» удобны для изучения работы генов благодаря своим огромным размерам — они могут достигать нескольких миллиметров и хорошо видны даже в стандартный оптический микроскоп. Эта особенность позволяет вживую наблюдать, какие участки ДНК активируются в реальном времени.