Ученые расширили понимание организации ДНК

Ученые из The Institute of Cancer Research получили новую информацию о жизненно важных структурах внутри клеток, отвечающих за организацию нашей ДНК.

С помощью современных методов визуализации команда смогла изучить две ключевые структуры, ответственные за конденсацию ДНК в хромосомы — кондензин I и кондензин II.

Результаты могут иметь большое значение для понимания развития рака, так как эти структуры часто становятся дезорганизованными в раковых клетках, что приводит к вредным мутациям в ДНК.

Построение структурной модели

В новом исследовании, опубликованном в журнале Molecular Cell, ученые смогли рассмотреть отдельные молекулы конденсина с помощью электронной микроскопии и изучить их активность методом single-molecule imaging.

Электронная микроскопия позволяет рассматривать структуры размером с ДНК. Собрав множество изображений конденсина, ученые построили его структурную модель, которая показала наличие в его структуре каналов, способных удерживать ДНК.

Пометив молекулы конденсина флуоресцентными метками, исследователи также смогли отследить их активность и увидеть, как конденсин формирует петли в ДНК.

Конденсация ДНК

Если вытянуть всю ДНК одной человеческой клетки, ее длина составит около трех метров. Клетка должна компактно упаковать эту ДНК, чтобы она поместилась внутри. Роль конденсина — делать это организованно, избегая узлов.

Множество молекул конденсина формируют множество петель ДНК, которые наматываются на специальные белки — гистоны. Участки ДНК, намотанные на гистоны, образуют структуры, похожие на бусины, — нуклеосомы.

Новое понимание работы конденсина

Новое исследование, финансируемое Wellcome Trust, Cancer Research UK и ICR, пролило свет на способность человеческого конденсина I и II "перепрыгивать" через эти нуклеосомы.

Ранее не было известно, могут ли конденсины эффективно конденсировать ДНК при наличии на ее пути нуклеосом. Результаты этой работы показали, что присутствие нуклеосом не мешает этим структурам.

Соавтор исследования, доктор Эрин Каттс, отметила: "В этой работе мы могли непосредственно видеть, как человеческий конденсин I и II формирует петли ДНК, и наблюдать структуру отдельных молекул, что дало нам новое понимание работы конденсина".

Со-руководитель исследования профессор Алессандро Ваннини добавил: "Эти два комплекса часто изменены при многих типах рака, поэтому понимание их структуры и функции может помочь в будущей работе по разработке новых методов лечения".