GPS для хромосом: Реорганизация генома в ходе развития

Пространственное расположение генетического материала в ядре клетки играет важную роль в развитии организма. Исследователи из Базельского университета совместно с учёными из Гарварда разработали метод отслеживания хромосом в отдельных клетках. С его помощью они продемонстрировали, что хромосомы реорганизуются в ходе эмбрионального развития. Исследование опубликовано в Molecular Cell.

Активация генов зависит от их упаковки и пространственной организации в ядре. Команда профессора Сьюзан Манго из Базельского университета, используя новую технику, проследила за отдельными хромосомами в эмбрионах нематоды C. elegans и показала, что они перестраиваются на ранних этапах.

Расположение хромосом не случайно

В исследовании учёные изучали организацию хромосом в ходе раннего эмбрионального развития. «С помощью нового метода мы смогли проследить пространственную перестройку хромосом в отдельных клетках в начале эмбриогенеза», — говорит Манго. Преимущество метода в том, что клетки и ткани остаются полностью неповреждёнными.

Ранние хромосомы напоминают гантель

Известно, что участки хромосом со схожими функциональными свойствами контактируют друг с другом, формируя два компартмента: активный и неактивный. «Однако во время раннего эмбриогенеза хромосомы организованы иначе, — говорит первый автор исследования Ахилья Со. — В раннем эмбрионе они формируют нетрадиционную структуру, похожую на гантель, где неактивные компартменты разделены центральной активной областью».

Исследователи обнаружили, что для достижения такой «гантелеобразной» организации необходима ядерная ламина — белковая сеть, выстилающая внутреннюю поверхность ядра клетки. Ламина прикрепляется к неактивным участкам и «растягивает» хромосому.

Хромосомы реорганизуются в ходе эмбриогенеза

«Только на более поздней стадии эмбрионального развития, при формировании зародышевых листков, мы видим известное разделение на активный и неактивный регион, — объясняет Манго. — С помощью отслеживания хромосом мы смогли картировать всю трёхмерную архитектуру и впервые показать, что хромосомы перестраиваются в ходе раннего развития. Этот процесс созревания требует участия ядерной ламины».

Реорганизация хромосом сопровождает созревание клеток и представляет собой важную веху в развитии сложного организма. Правильная архитектура хромосом критически важна для предотвращения нарушений развития.