Рак перестраивает 3D-структуру ДНК

Исследователи из EPFL и Университета Лозанны (UNIL) обнаружили, как раковые клетки изменяют трёхмерную организацию своей ДНК, чтобы усилить активность онкогенов — генов, способствующих росту опухоли. Работа опубликована в журналах Nature Genetics и Nature Communications.

Хромосомная перестройка в раке

В ядре клетки двухметровая молекула ДНК упакована в хромосомы с помощью белков-гистонов, образуя комплекс хроматина. В раковых клетках структура и организация хромосом нарушаются: происходят разрывы и обмен фрагментами между разными хромосомами (например, между копиями хромосом 8 и 14). Кроме того, меняется степень компактизации хроматина, что зависит от химических эпигенетических модификаций.

Новый алгоритм Calder

Команда Джованни Чириелло (UNIL) разработала алгоритм Calder (в честь скульптора Александра Колдера) для анализа пространственного расположения участков генома в ядре. С его помощью учёные сравнили 3D-организацию генома более чем в сотне образцов и отследили, как области хроматина «перемещаются» в ядре из-за изменений эпигенетических меток.

Результаты для B-клеточной лимфомы

Группа Элизы Ориччио (EPFL) применила Calder к клеткам B-клеточной лимфомы. Было обнаружено, что специфические эпигенетические изменения заставляют участки хроматина менять положение в ядре. Это приводит к новым локальным взаимодействиям и гиперактивации онкогенов.

Ключевой вывод: когда фрагменты разных хромосом разрываются и обмениваются, они формируют 3D-структуру, отличную от нормальных копий. Эти структурные изменения соответствуют иным эпигенетическим меткам и вызывают высокую экспрессию генов, поддерживающих рост опухолевых клеток.

«Рассмотрение пространственной организации ДНК в ядре даёт новую перспективу для понимания происхождения опухолевых клеток и того, как терапевтическое воздействие на эпигенетические метки может блокировать прогрессирование рака», — отмечает Элиза Ориччио.