Учёные обнаружили жидкоподобное покрытие хромосом, защищающее их от повреждений

Механика хромосом зависит от скорости. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61755-5

Новое исследование митотических хромосом показало, что они покрыты жидкоподобным слоем, который позволяет им «отскакивать» друг от друга, как машинки на автодроме, защищая от повреждений во время деления клетки.

Исследование, проведённое доктором Дэниелом Бутом и профессором Амандой Райт из Ноттингемского университета в сотрудничестве с университетами Глазго и Кента, было посвящено изучению покрытия митотических хромосом — высококонденсированных структур, в которые превращается ДНК во время клеточного деления. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

Периферия митотических хромосом (MCP) — это малоизученная «оболочка», покрывающая все хромосомы. Предыдущие исследования доктора Бута показали, что белок Ki-67, важный биомаркер рака, организует всю эту оболочку. При её удалении хромосомы становятся липкими и слипаются, что мешает нормальному делению клеток. Это навело учёных на мысль, что MCP может обладать неизученными биофизическими свойствами.

Новая работа команды Бута под руководством доктора Тани Мендонсы принесла неожиданное открытие — оказалось, что оболочка имеет жидкоподобные свойства.

Хромосомы давно подозревались в наличии интересных биофизических свойств, но технологические ограничения затрудняли их изучение.

В этом исследовании с помощью нового типа микропинцетов и анализа учёные захватывали отдельные хромосомы с избытком или недостатком оболочки. Растягивая хромосомы (учёные сравнивают это с тем, как итальянский пекарь растягивает тесто для пиццы), они обнаружили, что жидкая оболочка действует как амортизатор, позволяя хромосомам «отскакивать» друг от друга. Это может защищать ДНК от повреждений и предотвращать слипание хромосом.

Исследователи объяснили, что хромосомы демонстрируют разное механическое поведение в зависимости от скорости приложения силы. При медленном воздействии они ведут себя линейно и эластично, а при быстром — проявляют нелинейные вязкоупругие свойства.

«Периферия хромосом была открыта почти 150 лет назад, но до сих пор остаётся наименее изученной их частью», — сказал доктор Дэниел Бут из Биодискавери-института Ноттингемского университета.

«Только за последние 10 лет, после открытия, что Ki-67 является главным организатором оболочки, мы и другие лаборатории смогли изучать биологию периферии хромосом. Наша работа впервые предоставляет прямые доказательства, что периферия может существовать в жидкоподобном состоянии, придавая митотическим хромосомам амортизирующие свойства. Мы предполагаем, что это помогает защищать хромосомы от повреждений ДНК и позволяет им скользить или отталкиваться друг от друга для нормального деления клеток».

Это исследование — важный шаг к пониманию того, как хромосомы и клетки нормально делятся во время митоза и какую роль в этом играет жидкоподобная оболочка.

Работа также подчёркивает важную роль хромосомного покрытия в поддержании стабильности и функции хромосом во время деления клетки. Понимание этих механизмов может дать ключ к изучению заболеваний, включая рак, где процессы клеточного деления часто нарушены.

В дальнейшем учёные планируют использовать полученные данные для изучения того, как «отскок» хромосом (или его отсутствие) может быть связан с развитием заболеваний.

Больше информации: Tania Mendonca et al, The mitotic chromosome periphery modulates chromosome mechanics, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61755-5

Источник: University of Nottingham