Многослойная модель хроматина объясняет структуру хромосомных аберраций в раковых клетках

Исследователи из Автономного университета Барселоны обнаружили, что структура транслокаций в раковых клетках указывает на то, что хромосомы состоят из тонких пластин хроматина.

Новая модель организации

• Существующие модели предполагают, что хроматин уложен в петли или нерегулярные сети.
• Исследования лаборатории профессора Жоана-Рамона Дабана показали, что хроматин метафазных хромосом сложен в многослойные пластины.
• Это привело к созданию модели тонкой пластины, согласно которой хромосомы состоят из множества слоёв хроматина, ориентированных перпендикулярно оси хромосомы.

Доказательства из цитогенетики

Анализ изображений, полученных с помощью различных цитогенетических методов, выявил ключевые закономерности:

• Угол ориентации G- и R-бэндов относительно оси хромосомы составляет от 88° до 91° (перпендикулярно).
• Такая ортогональная ориентация сохраняется даже для самых тонких бэндов, суб-бэндов и репликационных бэндов.
• Это указывает, что в трёх измерениях бэнды являются дискообразными структурами, а короткие участки ДНК могут полностью занимать поперечное сечение хромосомы.

Анализ хромосомных перестроек

• Поверхности соединения в сестринских хроматидных обменах — плоские, с углом ориентации около 90°.
• Поверхности соединения в транслокациях, происходящих при карциномах и гематологических злокачественных новообразованиях, также плоские. Средние значения угла их ориентации, измеренные с помощью многоцветных методов (SKY и M-FISH), составляют от 90° до 92°.

Выводы и значение

• Наблюдаемые геометрические ограничения (ортогональная ориентация и плоская геометрия поверхностей соединения) несовместимы с моделями, основанными на петлях и нерегулярных сетях хроматина.
• Эти данные легко объясняются, если хромосомы образованы уложенными стопкой тонкими слоями хроматина (многослойная модель).
• Работа создаёт мост между структурной биологией и цитогенетикой, помогая понять 3D-организацию ДНК в хромосоме и структурные основы методов диагностики наследственных заболеваний и рака.

Исследование опубликовано в междисциплинарном журнале Scientific Reports (Nature Publishing Group).