Как 3D-структура хроматина влияет на активность генов

ДНК в ядре клетки упакована в сложную трёхмерную структуру — хроматин. Проблемы с этой 3D-структурой связаны с развитием многих заболеваний, включая рак. Например, почти 12% геномных регионов в клетках рака молочной железы имеют нарушения в структуре хроматина.

Учёные из Sanford Burnham Prebys и их коллеги из Гонконга представили новый подход для изучения 3D-структуры хроматина и её влияния на гены. Результаты опубликованы 27 июня 2025 года в Genome Biology.

Исследователи сосредоточились на топологически ассоциированных доменах (TADs) — областях генома, внутри которых участки ДНК взаимодействуют чаще, чем с регионами за пределами домена. В 3D-изображениях хроматина отдельной клетки эти домены напоминают картофелины разной формы и «бугристости».

Учёные предположили, что положение участка генома внутри такого «клубка» хроматина влияет на его активность:

• Поверхностные регионы более активны, так как легче доступны для биохимических сигналов в ядре клетки.
• Центральные (ядерные) регионы, как мякоть под кожурой картофеля, защищены от внешних сигналов, что может подавлять экспрессию генов.

Для проверки гипотезы команда разработала метрику для количественной оценки «ядерности» (coreness) геномного региона внутри домена хроматина. Этот метод позволил чётко определить поверхностные и центральные области.

Результаты подтвердили, что поверхностные регионы хроматина действительно более активны, чем центральные.

«Данные, к которым мы можем применить эту меру, становятся всё более доступными, — говорит старший автор работы Юк-Лап (Кевин) Ип. — Есть большой потенциал для изучения того, как "ядерность" связана с активностью генов и болезнями в разных типах клеток».

В дальнейшем учёные планируют сотрудничать с лабораторией Пьера Лоренцо Пури, чтобы изучить, как 3D-структура генома влияет на развитие мышечных стволовых клеток и прогрессирование мышечной дистрофии.