Хроматин сохраняет 3D-структуру даже при наличии «смешанных волокон»
Интерфаза — период клеточного цикла, на который приходится большая часть времени жизни хромосом. В этой фазе, между делениями, хромосомы находятся в ядре и выполняют процессы, необходимые для удвоения генетического материала. Наше текущее понимание поведения хромосом в интерфазе ограничено. Например, требуется больше знать о трёхмерной структуре хроматиновой нити (длинной молекулы, из которой состоят хромосомы и которая включает ДНК и другие белки) и о том, как она меняется во времени и пространстве. Форма хромосомы важна для её функции, так как она разрешает или блокирует доступ к участкам генетического кода для процессов репликации.
Помимо экспериментальных наблюдений, важным методом исследования является компьютерное моделирование на основе теоретических моделей хроматина. Новое исследование расширило предыдущую работу, использовавшую более простую модель хроматина, состоящего из одного типа волокна. В новой модели филамент мог состоять из двух типов волокон — более толстого и более тонкого — в различных пропорциях. Экспериментальные исследования действительно показали существование двух основных типов хроматина с толщиной 10 или 30 нм. Учёные провели молекулярно-динамическое моделирование для модельных хромосом в различных условиях: они добавляли всё большее количество 10 нм волокна в гомополимерный хроматин, состоящий только из более жёсткого 30 нм волокна.
Использованная модель, хоть и является упрощением реальной молекулы, делает моделирование более реалистичным. Целью исследования была оценка того, приводят ли мелкомасштабные модификации хроматинового волокна к крупномасштабным изменениям в поведении хромосомы.
«Даже после введения более гибкого второго волокна хромосома остаётся пространственно стабильной», — объясняет Ана-Мария Флореску, первый автор исследования и научный сотрудник SISSA.
«Более детально, — добавляет Анджело Роза, научный сотрудник SISSA, координировавший работу, — мы обнаружили, что реорганизация происходит только на пространственных масштабах менее 0.1 Mbp (миллиона пар оснований) и на временных масштабах короче нескольких секунд».
Важное следствие этого исследования касается методов экспериментального наблюдения волокон: наиболее часто используемые сегодня методы имеют недостаточное разрешение, чтобы наблюдать такого типа реорганизацию. Поэтому целью является разработка новых методик (таких как техника FISH на основе олигонуклеотидов), способных визуализировать даже расстояния в геноме меньше 0.1 Mbp.