Управление ДНК светом: новый метод изучения генома
Исследователи из Принстона разработали метод физического манипулирования ДНК внутри живых клеток с помощью света, что позволяет изучать механические свойства хромосом. Результаты опубликованы в журнале Cell 20 августа.
Суть метода
Ключевой элемент технологии — создание жидкоподобных капель (конденсатов) внутри ядра клетки. Эти капли формируются из программируемого белка (модифицированной версии белка системы CRISPR) и прикрепляются к определённым участкам ДНК.
При воздействии синим светом капли увеличиваются. Учёные могут:
- Создать две капли на разных участках ДНК.
- Слить их в одну.
- Уменьшить результирующую каплю, сближая гены за счёт капиллярных сил.
Весь процесс занимает около 10 минут, что значительно быстрее предыдущих методов, занимавших часы или дни.
Материальные свойства хромосом
Исследование показало, что хромосома ведёт себя и как упругий материал, и как жидкость. Это позволяет количественно оценить её механические свойства: силу, необходимую для перемещения частей, и способность возвращаться в исходное положение.
ДНК в клетке плотно упакована в хроматин и хромосомы. Области генома, которые чаще экспрессируются, физически менее жёсткие и легче раскрываются. "Заглушенные" области более компактны и их сложнее "прочитать".
Потенциальные применения
Метод позволяет физически сближать удалённые гены, что, согласно теории, может влиять на их экспрессию или регуляцию. Это открывает новые возможности для:
- Изучения физических механизмов экспрессии генов.
- Понимания нарушений организации генома при таких заболеваниях, как рак.
- Разработки будущих методов лечения болезней, связанных с дисбалансом белков (в отличие от CRISPR, который редактирует последовательность ДНК).
"Наш инструмент не разрезает последовательности ДНК, как CRISPR", — пояснил соавтор работы Йунджи Ким. По словам исследователей, эта технология может работать для другого класса заболеваний.