Регуляция генома влияет на его 3D-структуру

Все клетки организма имеют одинаковую последовательность ДНК, но их функции, форма и даже продолжительность жизни сильно различаются. Это происходит потому, что каждая клетка "считывает" разные участки генома, производя разные наборы белков. Эпигенетическая регуляция — например, метилирование ДНК — отвечает за активацию или инактивацию конкретного гена в конкретной клетке, определяя вторичный, клеточно-специфичный генетический код.

Исследователи под руководством доктора Модесто Ороско, главы лаборатории молекулярного моделирования и биоинформатики в IRB Barcelona, описали, как метилирование выполняет регуляторную роль независимо от белков, увеличивая жёсткость ДНК. Это влияет на 3D-структуру генома и, как следствие, на активацию генов. Работа раскрывает скрытый механизм, связывающий эпигенетические метки и программирование генов, что может помочь лучше понять развитие, старение и рак.

3D-структура и экспрессия генов

ДНК внутри клетки сложена и структурирована в 3D-пространстве для поддержания правильной организации. Когда ген нужно "считать", ДНК в этом регионе разворачивается, обеспечивая доступ клеточным машинам. Таким образом, 3D-структура увеличивает или уменьшает доступность гена, определяя, будет ли произведён кодируемый им белок.

Для этого исследования группа использовала методы секвенирования нового поколения и молекулярного моделирования, чтобы смоделировать структуру всего генома. Учёные подтвердили, что взаимосвязь между 3D-структурой, гибкостью ДНК и метилированием, ранее наблюдавшаяся in vitro, также происходит in vivo.