ДНК движется стабильно в интерфазе, обеспечивая клеткам надежную систему жизнеобеспечения
Исследователи из Японии обнаружили, что локальное движение ДНК внутри человеческих клеток остается стабильным на протяжении всей интерфазы — периода, когда клетка растет и реплицирует свою ДНК для деления. Исследование предполагает, что это стабильное движение ДНК позволяет клеткам выполнять рутинные задачи в сходных условиях во время интерфазы.
Команда под руководством профессора Кадзухиро Маэсимы из Национального института генетики ROIS опубликовала результаты 3 июня в Science Advances.
Чтобы поместиться в ядре клетки, ДНК организована в хроматин. В нем нити ДНК обернуты вокруг групп белков-гистонов, подобно нити на катушке, образуя структуры, известные как нуклеосомы. Нуклеосомы могут сворачиваться в еще более компактные структуры, формируя хроматин. Предыдущие исследования показывают, что хроматин непрерывно колеблется в живых клетках.
По мере прогрессирования клеточного цикла (а именно фаз G1, S и G2), когда геномная ДНК удваивается, а ядро увеличивается, ядерная среда, окружающая хроматин, резко меняется. Маэсима и его коллеги задались вопросом: как меняется поведение хроматина во время интерфазы?
Группа Маэсимы использовала технику микроскопии высокого разрешения, чтобы наблюдать за поведением отдельных нуклеосом внутри живых клеток в течение очень короткого времени — примерно одной секунды.
Исследователи выяснили, что локальное движение хроматина остается стабильным на протяжении всей интерфазы, несмотря на удвоение геномной ДНК в результате репликации и рост ядра. Они также показали, что рост ядра без репликации не влиял на стабильное движение хроматина. Таким образом, локальное движение хроматина не зависит от таких ядерных изменений во время интерфазы.
«Это важное открытие, потому что стабильное движение позволяет клеткам выполнять свои рутинные задачи, такие как транскрипция РНК и репликация ДНК, в сходных ядерных условиях, — сказала первый автор статьи Сиори Иида. — Локальное движение хроматина может управлять доступностью геномной ДНК для поиска мишеней или привлечения молекулярных машин. Стабильное движение хроматина обеспечивает надежную клеточную систему, в которой функции ДНК не затрагиваются различными изменениями в ядре».
«Клетки могут временно изменять движение хроматина из стабильного состояния для выполнения специальных задач, например, в ответ на повреждения ДНК», — отметил Маэсима. Он и его команда намерены далее исследовать, как регулируется движение ДНК, какие белки участвуют в этом процессе и как ведет себя ДНК во время клеточного деления. «Наша конечная цель — понять, как ведет себя человеческая геномная ДНК внутри клетки, чтобы считывать заложенную в ней генетическую информацию», — сказал Маэсима.