ДНК человека мягче, чем ДНК одноклеточных организмов

Одноклеточные организмы имеют более жёсткую ДНК, чем многоклеточные формы жизни, такие как человек или рис. К такому выводу впервые удалось прийти теоретическим физикам, смоделировавшим упаковку полных геномов. Публикация в Biophysical Journal от 7 февраля.

Локальная жёсткость

ДНК хранит информацию с помощью четырёх букв-оснований, которые кодируют белки, управляющие всеми процессами в организме. Длина каждой молекулы ДНК составляет около двух метров, и она сложно упакована, чтобы поместиться внутри клеток. Локальные вариации жёсткости позволяют упаковывать участки сильнее или слабее, влияя на "читаемость" последовательностей. Эти механические свойства генов обеспечивают второй слой информации, что ранее теоретически продемонстрировал лейденский физик Хельмут Шиссель.

Общее правило

В последующем исследовании Шиссель и его коллеги усовершенствовали свою компьютерную модель, позволив рассчитать упаковку полного генома 50 видов. Это привело к открытию нового общего правила в биофизике: для одноклеточных видов, таких как дрожжи, характерны жёсткие участки в последовательностях ДНК в начале генов, в то время как у многоклеточных форм жизни, таких как человек, мышь или рыбка данио-рерио, эти участки мягкие. "Одноклеточным видам нужен доступ ко всем их генам в единственной имеющейся клетке, — объясняет Шиссель. — Поэтому им нужна жёсткая ДНК, чтобы её было легко считывать. У человека много разных типов клеток, и мы видим, что это отражается в мягкой ДНК".

Полный геном

Чтобы сделать это открытие, исследователи усреднили данные по множеству смоделированных генетических последовательностей и изучили жёсткость непосредственно в начале нового гена. Сравнение с реальными экспериментами показывает, что модель работает. Шиссель: "Наше моделирование гораздо быстрее экспериментов, поэтому мы впервые смогли проанализировать полный геном нескольких форм жизни. Можно было бы подумать, что чем мягче ДНК, тем сложнее форма жизни, но, как ни странно, мы обнаружили, что у риса самая мягкая ДНК из всех проанализированных нами видов".