ДНК: з клубка в хромосому

Вчені пояснили один з основних процесів життя – пакування ДНК, що передує кожному клітинному поділові. Тож ДНК спочатку вкладається петлями, а потім цю потовщену мотузку заветає у вертикальну спіраль протеїновий двигун. Такий сценарій пакувального процесу не лише розв’язує загадку, над якою ламали голову десятки років, а й об’єднує, здавалося б, суперечливі теорії.

Ця модель показує поперечний переріз хромосоми: Великі ДНК-петлі поділяються на менші і закручуються. Всередині структура тримається разом кільцями конденсину (синього, червоного кольору). Зображення: Anton Goloborodko.

 

Якщо ДНК однієї клітини розмотати, то вийде мотузка завдовжки 1, 80 метра. Зазвичай вона згортається в клітинному ядрі. Та з кожним поділом клітини геном повинен переноситися в «компактній формі» – хромосомі. «Це одн з основних процесів генетики, – пояснив провідний автор дослідження Джоб Деккер (Job Dekker) з Массачусетського університету. Адже тільки так геном може правильно поділитися на дочірню клітину.

Але як здійснюється цей перехід від вільно сплутаного ДНК до компактної хромосоми, залишалося таємницею впродовж добрих 100 років – також тому, що цей перехід відбувається на диво швидко: «Загалом процес триває від 10 до 15 хвилин – це просто неймовірно»,– сказав Деккер. Як у такому темпі без помилок, вузлів та пошкоджень відбувається конденсація ДНК, залишалося нез’ясованим.

Лише нещодавно Деккеру та його колегам вдалося розшифрувати цей «сценарій» клітинного запаковування. Для цього з допомогою хімічно-генетичних маніпуляцій вони заставили курячі клітини одночасно почати профазу – запаковування свого геному. На багатьох моментах вони зупиняли процес і робили «миттєві знімки» кожного стану пакування ДНК.

Виявилося: коли починається профаза, то скомкані нитки ДНК поєднуються в товстіші структури. Науковці з’ясували, що при цьому важливу роль відіграє білок конденсин ІІ. Він відповідає за те, щоб ДНК-мотузки складалися з послідовно вкладених петель, які тісно прилягають одна до одної – так вдається скоротити мотузки. Протеїнова молекули при цьому утворює каркас для намотування ДНК.

З переходом у прометафазу в дію вступає інший білок – конденсин І. Він розділяє петлі ДНК на ще менші підодиниці та заставляє мотузки обертатися спірально, як гвинтова драбина. За кілька хвилин геном закручується у все щільнішу спіраль, пояснили вчені. Так згорток стає все товстішим і коротшим, аж поки не набуває компактної форми хромосоми.

Отримані свідчення вперше пояснюють основний процес, що відбувається у всіх вищих клітинах. Сценарій пакувального процесу також виявляє, наскільки складно й водночас елегантно клітинний механізм здійснює запаковування ДНК.

Науковці пояснюють, що ці знання в майбутньому можуть допомогти краще зрозуміти помилки, які виникають при утворенні хромосом, та їх попередити. Крім того, ця модель примиряє чимало, здавалося б, суперечливих спостережень, що мали місце впродовж останніх десятиліть, сказав Деккер з колегами. Якщо деякі вчені в хромосомах бачили спіральну архітектуру, інші наголошували на петлях. Тепер з’ясувалося, що обидві сторони мали рацію.

DNA: Vom Knäuel zum Chromosom

Howard Hughes Medical Institute, 19/01/2018

Зреферувала Соломія Кривенко

Дякуємо: zbruc.eu

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан. Обязательные для заполнения поля помечены *

*