Исследование описывает, как меняется трёхмерная архитектура генома в течение клеточного цикла

Исследователи из Института Уистара раскрыли новые аспекты трёхмерной организации генома, в частности, как генетический материал компактизируется и декомпактизируется в определённые моменты разных фаз клеточного цикла. Исследование опубликовано в Nature Structural & Molecular Biology.

Геном в клетке упакован в высокоорганизованный комплекс ДНК и белков — хроматин. При вступлении в митоз хроматин должен дополнительно конденсироваться для точного разделения генетического материала. Молекулярные механизмы, управляющие этой конденсацией и деконденсацией, до сих пор плохо изучены.

Лаборатория Кен-ичи Номы изучает организацию генома на модели дрожжей Schizosaccharomyces pombe (делящиеся дрожжи), так как они имеют важные сходства с клетками человека, но гораздо меньший геном.

Ранее было показано, что два белковых комплекса — конденсин и когезин — опосредуют формирование функциональных структур, организующих геном, называемых топологическими доменами. Они устанавливают контакты, сближающие удалённые участки ДНК:

• Когезин опосредует локальные контакты, формируя небольшие топологические домены хроматина.
• Конденсин обеспечивает контакты дальнего действия, организуя более крупные домены.

В новом исследовании учёные применили геномные методы, чтобы проследить динамику конденсации и деконденсации хроматина в топологических доменах во времени, на протяжении разных фаз клеточного цикла.

Ключевое открытие:

• Более крупные домены, формируемые конденсином, образуются именно во время митоза.
• Меньшие, локальные домены, опосредованные когезином, остаются стабильными на протяжении всего клеточного цикла.

"Вопреки общепринятому в этой области мнению, мы обнаружили, что конденсация и деконденсация доменов хроматина происходят очень постепенно, и клетки плавно колеблются между более и менее конденсированными состояниями хроматина", — отметил первый автор исследования Хидэки Танидзава.

Изменения трёхмерной структуры генома связаны с генетическими заболеваниями и раком. "Наша область исследований всё ещё находится на ранней стадии открытий, но наше исследование добавляет новое понимание фундаментального биологического процесса, которое в будущем может помочь в разработке новых терапевтических стратегий", — добавил Кен-ичи Нома.