Похожие статьи
Команда ученых раскрыла физические принципы — ряд сил и гидродинамических потоков, которые помогают обеспечить правильное функционирование схемы жизни. Его открытие дает новое представление о геноме, в то же время потенциально предлагая новые способы выявления геномных аберраций, связанных с нарушениями развития и заболеваниями человека.
“То, как геном организован и упакован внутри ядра, напрямую влияет на его биологическую функцию, однако физические принципы, лежащие в основе этой организации, далеки от понимания, — объясняет Александра Зидовска, доцент физического факультета Нью-Йоркского университета и автор статьи, которая появляется в журналеФизический обзор X (PRX). — Наши результаты дают фундаментальное представление о биофизических истоках организации генома внутри клеточного ядра”.
Команда сосредоточилась на роли нуклеоплазмы — жидкости, в которую погружен геном, — и сил, которые управляют его организацией.
В частности, ученые исследовали силы, действующие на хромосомный материал, или хроматин, ферментами, работающими в ядре клетки. Здесь эти силы инициируют процессы, такие как транскрипция, и действуют таким образом, что влияют на пространственное расположение хроматина.
Эта организация влияет на биологическую функцию. Но, несмотря на решающую роль этого процесса в передаче генетической информации, физика, лежащая в его основе, непрозрачна.
Стремясь лучше понять эту динамику, ученые сосредоточились на разделении генома на его основные части, эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин содержит преимущественно активно транскрибирующие гены, которые управляют экспрессией; гетерохроматин содержит гены, которые подавлены и, следовательно, не экспрессируются в клетке.
Чтобы зафиксировать это, они создали систему компьютерного моделирования, которая воспроизвела этот процесс с помощью серии симуляций. В их модельном ядре 23 волокна хроматина — количество хромосом в геноме человека — были смоделированы как гибкие цепочки и помещены в заполненную жидкостью сферу. Каждая цепь была разделена на активные области, или эухроматин, и пассивные гетерохроматические области.
Они обнаружили, что когда активные силы воздействуют на волокна хроматина, они генерируют потоки в жидкости вокруг них, которые, в свою очередь, влияют на движение и расположение окружающего хроматина. Эти силы давят на эухроматические части и вызывают потоки, которые начинают значительную пространственную перестройку генома, в частности, приводящую к образованию гетерохроматиновых компартментов.
“Эухроматические, или активные, части отталкивают гетерохроматические, или неактивные, части с их пути и объединяют их вместе, — рассказывает Зидовска. — Вот как клетка эффективно накапливает неактивные гены.
По словам ученых, это крайне важно для нашего здоровья — если этот процесс идет наперекосяк, организм не формируется должным образом и потенциально приводит к нарушениям развития и другим заболеваниям, таким как развитие раковых клеток.
Эксклюзивный перевод*
Фото: АЧАЛ МАХАДЖАН, КАЛИФОРНИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В САН-ДИЕГО
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
