Какие последовательности заставляют ДНК раскручиваться и "дышать"?

Доступ к ДНК, упакованной в базовые единицы хроматина — нуклеосомы — зависит от лежащей в её основе последовательности пар оснований. Как и рождественские подарки, некоторые нуклеосомы раскрутить легче, чем другие. Это связано с тем, что жёсткость или мягкость, прямолинейность или изогнутость двойной спирали, то есть её эластичность, определяет именно последовательность пар оснований. В новом исследовании, опубликованном в EPJ E, Джейми Кулкин из Лейденского университета (Нидерланды) и его коллеги продемонстрировали роль последовательности ДНК в возможности упакованной ДНК раскрываться, позволяя считывать и экспрессировать гены.

Ещё в 1995 году покойный биохимик Джонатан Уидом из Северо-Западного университета (Иллинойс, США) показал, что нуклеосомы недолго "дышат", частично раскручиваясь с белкового цилиндра из-за температурных флуктуаций. Тот эксперимент довольно точно измерил относительную доступность разных участков ДНК для ферментов, разрезающих её.

Продолжая эту работу, авторы разработали модель, основанную на их собственной ранее опубликованной крупнозернистой модели нуклеосомы и использующую компьютерное моделирование. Предыдущая работа постулировала существование второго уровня информации в молекулах ДНК, имеющего механическую природу. В этом же исследовании, используя модель нуклеосомы с зависящей от последовательности эластичностью ДНК, авторы изучили влияние последовательности пар оснований на доступность нуклеосомы для считывания генов. Их подход даёт детальное объяснение того, как нано-механика ДНК определяет физические свойства нуклеосомы.

Кстати, эта модель также может быть использована для интерпретации новых исследований, связанных с технологией редактирования генов CRISPR, которая применяется к ДНК, упакованной в нуклеосомы, и полагается на бактерии, действующие как иммунная система, которая обнаруживает и уничтожает чужеродную ДНК.