Хромосомы комара Aedes aegypti имеют уникальную жидкокристаллическую структуру

Исследователи из Центра теоретической биологической физики (CTBP) Университета Райса обнаружили, что хромосомы комара Aedes aegypti (переносчика лихорадок денге, чикунгунья, Зика, майяро и жёлтой лихорадки) имеют уникальную трёхмерную архитектуру, не укладывающуюся в известную классификацию. Их работа опубликована в Nature Communications.

Два известных типа архитектуры хромосом

Ранее, в исследовании 2021 года (Science), было установлено, что в фазе интерфазы (когда клетка не делится) хромосомы большинства организмов имеют один из двух типов структуры:

• Тип 1 (например, у дрожжей или многих растений): центромеры сближаются, формируя переплетённую шпилечную структуру, поляризованную теломерами.
• Тип 2 (например, у человека или курицы): хромосомы образуют отдельные "территории", которые почти не смешиваются, подобно маслу и воде.

Aedes aegypti — первый "нарушитель" правил

Геном комара (примерно в два раза короче человеческого и организован в 6 крупных хромосом) не соответствует ни одному из этих типов.

• Его хромосомы формируют вытянутые территории, как в типе 2.
• Однако они демонстрируют свойства жидких кристаллов: они текучи и разделяются, как капли жидкости, но одновременно частично сконденсированы силами компактизации, что придаёт им вытянутую форму, похожую на удлинённый мяч.

Ключевое отличие в механических свойствах

Эксперименты с деформацией ядра клетки выявили фундаментальное различие:

• В ядре с архитектурой типа 2 (как у человека) деформация не влияет на организацию хромосом внутри — оно ведёт себя как водяной шарик, возвращаясь к исходной форме.
• В ядре клеток комара Aedes aegypti при механическом воздействии паттерн расположения хромосом резко меняется.

Как отметил соавтор работы Хосе Онучик, это указывает на возможный механизм, связывающий регуляцию генов с механическими воздействиями на клетку. Ранее, в 2020 году, он с коллегами подтвердил существование связи между структурой генома и экспрессией генов.

Вывод: Aedes aegypti стал первым известным видом, чьи хромосомы в интерфазе организованы как "жидкие кристаллы", что открывает новые пути для изучения влияния 3D-архитектуры ДНК на функционирование генома.