Карты соседства раскрывают трехмерную форму генома

Международная группа под руководством SISSA Триест создала трехмерную компьютерную модель человеческого генома. Форма ДНК (как и её последовательность) влияет на биологические процессы и крайне важна для понимания её функции. Исследование позволило получить приблизительный, но реалистичный 3D-идентификатор генома человека.

Полученная структурная реконструкция основана на экспериментальных данных и статистических методах и будет уточняться по мере поступления новых экспериментальных данных. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Проблема: от последовательности к форме

Секвенирование генома — это как запись точного порядка цветов бусин в ожерелье. Знание их расположения вдоль нити не даёт информации о форме самого ожерелья. Форма хромосом в ядре клетки может быть крайне сложной, и учёные полагают, что их запутанность лишь кажущаяся — на самом деле у неё есть специфическая «география» для каждого типа ткани и стадии жизни клетки.

Метод: от пар соседства к карте

«Получить точное описание формы клубка ДНК невероятно сложно», — объясняет Кристиан Микелетти, профессор SISSA. Вместо этого исследователи использовали экспериментальные данные о «парах соседства» (proximity pairs).

Представьте, что нужно создать карту города, имея только утверждения: «почта напротив вокзала», «аптека рядом со спортзалом». Чем больше таких утверждений, тем точнее карта. Эту логику применили к геному.

Данные о близости двух точек в ядре были получены с помощью техники Hi-C, разработанной в 2010 году. В этом методе близко расположенные в ядре фрагменты генома связываются и идентифицируются по последовательности. Собрав множество таких пар, можно определить, какие точки хромосом находятся рядом.

Хотя Hi-C — самый мощный метод изучения организации ДНК в ядре, его всё ещё недостаточно для точного вывода общей формы. «Поэтому мы решили пойти дальше», — говорит Микелетти.