Визуализация времени жизни флуоресценции для изучения компактизации ДНК и активности генов
Исследование компактизации геномной ДНК в клеточном ядре и её динамической реорганизации в живых клетках является чрезвычайно сложной задачей. Это связано с высокой степенью упаковки, необходимой для размещения ~2 метров ДНК в ядре диаметром 5–10 микрометров. Кроме того, плотность компактизации хроматина не статична, а меняется во времени в зависимости от активности генов. При этом разрешение оптической микроскопии недостаточно для изучения пространственной геометрии сложной геномной архитектуры.
В новой статье, опубликованной в Light: Science & Applications, группа учёных разработала альтернативную стратегию на основе визуализации времени жизни флуоресценции (FLIM). Авторы предлагают два независимых FLIM-метода для точного измерения компактизации ДНК:
- Первый основан на обратной квадратичной зависимости между временем жизни флуоресцентных зондов, внедрённых в ДНК, и локальным показателем преломления, который меняется в зависимости от плотности хроматина.
- Второй метод использует фёрстеровский резонансный перенос энергии (FRET) между мечеными нуклеотидами, встроенными в цепь ДНК.
В исследовании оба метода были проверены на культивируемых клетках. Учёные сравнили компактизацию богатых генами доменов хроматина, которые реплицируются в ранней S-фазе, с доменами, реплицирующимися в средней и поздней S-фазе и содержащими в основном некодирующие последовательности.
Полученные данные подтвердили чувствительность обоих FLIM-методов и выявили значительную разницу в компактизации богатой и бедной генами ДНК. Показано, что богатая генами ДНК упакована более рыхло по сравнению с плотными доменами, лишёнными активных генов.