Динамика репликации ДНК раскрыта в наномасштабе

Исследователи из Технологического университета Сиднея с помощью суперразрешающей микроскопии впервые напрямую визуализировали процесс репликации ДНК в отдельных человеческих клетках. Это первое количественное описание пространственно-временной организации, морфологии и эпигенетических особенностей индивидуальных фокусов репликации (RFi) в наномасштабе.

Исследование, опубликованное в PNAS, проливает свет на малоизученный вопрос о том, как из тысяч возможных сайтов выбираются точки начала репликации (репликационные ориджины).

Ведущий автор, биофизик доктор Питер Су, поясняет, что репликация ДНК инициируется во множестве точек на хромосомах. Эти ориджины группируются в тысячи репликационных доменов (RDs) по всему геному, которые, в свою очередь, образуют в ядре клетки кластеры — фокусы репликации (RFi).

Совместная работа с учёными из Пекинского университета и Национального университета Сингапура выявила чёткую динамику распространения репликации, которая меняет направление в течение S-фазы клеточного цикла. Этот эффект ослабевает при снижении уровня белка CTCF — ключевого регулятора трёхмерной архитектуры генома.

Моделирование и биоинформатический анализ указывают на модель, в которой репликация предпочтительно активируется на петлевых структурах хроматина, организованных белком CTCF. Это предполагает неслучайный механизм выбора точек активации репликации на уровне субдоменов.

По словам доктора Су, результаты исследования раскрывают критическую роль локальной эпигенетической среды в координации репликации ДНК и могут иметь широкие последствия для понимания того, как многоуровневая архитектура хроматина контролирует организацию и динамику различных внутриядерных процессов в пространстве и времени.