Новое исследование раскрывает неожиданную функцию базовых процессов на основе ДНК при сворачивании хромосом

Новые данные показывают сложную двустороннюю связь между функцией и организацией хромосом в клеточном ядре. Ранее было известно, что организация хромосомной ДНК в петли регулирует считывание генов (транскрипцию) и копирование хромосом (репликацию). Теперь же выяснилось, что, в свою очередь, транскрипция и репликация контролируют образование хромосомных петель. Это открывает новое взаимодействие, важное для предотвращения таких заболеваний, как рак.

Исследователи из отделения бионаук и питания и отделения клеточной и молекулярной биологии Каролинского института в новом исследовании, опубликованном в Science Advances, показали, что трёхмерная организация хромосом в ядре регулируется механизмами транскрипции и репликации. Они ограничивают продвижение белкового комплекса когезина, который скользит вдоль хромосомной ДНК, сворачивая её в петли. Эти открытия важны для понимания функции здоровой клетки и имеют медицинское значение, поскольку сворачивание необходимо для клеточных процессов, защищающих хромосомы от опасных нарушений.

«Наше открытие этой двусторонней коммуникации открывает новые перспективы в понимании организации хромосом и роли когезина в функционировании и стабильности генома», — говорит профессор Камилла Бьёркегрен, один из авторов исследования.

Исследование проводилось на дрожжах как модели с использованием продвинутого анализа взаимодействий хромосом на основе секвенирования ДНК — так называемого Hi-C анализа. Давно известно, что базовые принципы организации и функции хромосом во многом идентичны у дрожжей и человека.

Следующим шагом для учёных станет включение в анализ структуры спирали ДНК. Предварительные результаты указывают, что влияние механизмов транскрипции и репликации на образование петель передаётся через структурные изменения в двойной спирали. Если эти результаты подтвердятся, это будет означать, что основа трёхмерной организации хромосом заложена в спиральной структуре самой ДНК.