Как молекулярные кластеры в ядре взаимодействуют с хромосомами
Используя компьютерное моделирование, химики MIT обнаружили, как ядрышки (нуклеоли) — скопления белков и РНК в ядре клетки — взаимодействуют с хромосомами. Это взаимодействие объясняет, почему множественные капли ядрышек остаются стабильными и не сливаются в одну большую.
Моделирование капель
Исследователи использовали метод молекулярно-динамического моделирования, чтобы отследить, как компоненты ядрышек формируют мелкие капли. В модели учитывалась хроматиновая сеть — вещество хромосом, включающее ДНК и белки.
Ключевые выводы моделирования:
- Без хроматина компоненты ядрышек сливались в одну большую каплю.
- При введении в модель хроматина формировались множественные стабильные капли ядрышек, как в живой клетке.
Причина стабильности в том, что капли ядрышек "привязываются" (tethered) к определённым областям хроматина. Хроматиновая сеть действует как "тормоз" (drag), который предотвращает слияние капель друг с другом.
Контроль генов
Исследование предполагает, что взаимодействия хроматина с ядрышками и другими ядерными тельцами (nuclear bodies) придают геному гелеобразные свойства. Это состояние "геля" облегчает взаимодействие между удалёнными областями хромосом, что важно для регуляции генов.
"Эта модель наводит на мысль, что геном может обладать гелеобразными свойствами, которые помогают системе кодировать важные контакты и преобразовывать их в функциональные результаты", — говорит Бин Чжан, старший автор исследования.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Ведущий автор — аспирант MIT Ифэн Ци.