3D-структура генома социальной амёбы проливает свет на переход к многоклеточности

Учёные из Сколтеха, Института биологии гена РАН и других организаций исследовали пространственную организацию хроматина (ДНК и связанных с ней структурных белков) у социальной амёбы Dictyostelium. Это модельный организм, интересный своим переходным состоянием: обычно он существует как отдельные клетки, но при ухудшении условий собирается в многоклеточные агрегаты и дифференцируется.

Ключевые открытия:

• Особенность упаковки: У Dictyostelium обнаружен центр организации в ядре, к которому прикреплены все хромосомы — они выходят из него пучком. Такой способ организации есть и у дрожжей, в то время как у человека и других млекопитающих каждая хромосома занимает свою определённую территорию в ядре.
• Отсутствие доменов, но наличие петель: В отличие от человека, у Dictyostelium нет характерных кластеров — топологически ассоциированных доменов (TADs), которые видны при усреднении структур. Однако у него есть петли хроматина, которые могут быть даже более выраженными, чем у человека.
• Механизм образования петель: Гены в местах образования этих петель ориентированы навстречу друг другу. Вероятный механизм формирования петель связан с работой РНК-полимеразы — белка, синтезирующего РНК на матрице ДНК. Движение этих белков вызывает образование петли, подобно тому, как попытка распутать клубок ниток с двух концов приводит к узлу в середине.
• Динамика при переходе: Исследователи изучили, как эти петли изменяются на разных стадиях перехода от одноклеточной к многоклеточной форме.

Исследование важно для понимания фундаментальных принципов упаковки ДНК, нарушения которой связаны с такими серьёзными заболеваниями, как лейкемия, глиома, аутизм и рак. Работа опубликована в журнале Nucleic Acids Research.