Учёные опровергли классическое представление о форме хромосом

Клетки поддерживали в состоянии митоза в течение 360 минут, чтобы зафиксировать изменения формы хромосом в разные моменты времени. Длинные и тонкие хромосомы в начале продолжают укорачиваться и утолщаться с течением времени. Автор: EMBO Reports (2025). DOI: 10.1038/s44319-025-00577-4

Международная группа исследователей пересмотрела классическое представление о форме хромосом. Оказалось, что это не всегда стабильные Х-образные структуры, как показывают в учебниках, а постоянно меняющиеся образования во время деления клетки.

Учёные из Института Фрэнсиса Крика, Имперского колледжа Лондона, Университета Васэда и Онкологического института Японии наблюдали за хромосомами в реальном времени. Они обнаружили, что при подготовке к делению хромосомы изначально представляют собой длинные нити, которые затем непрерывно укорачиваются и утолщаются.

«Форма хромосом определяется белковым комплексом конденсин, который помогает складывать и уплотнять ДНК», — объясняет Фрэнк Ульманн из Института Фрэнсиса Крика.

Исследователи зафиксировали, что distinct хромосомы формируются примерно за 12 минут после вступления клетки в митоз, а к 20-й минуте они становятся короче и толще. Когда процесс деления искусственно приостанавливали, многие хромосомы продолжали изменяться ещё в течение шести часов.

Бывший исследователь из лаборатории Ульманна, а ныне профессор Университета Васэда Ясуи Какуи, присоединился к команде, чтобы измерить длину и ширину плеч хромосом в разные моменты времени.

«Мы зафиксировали, что самые короткие плечи быстро сокращались в первые 30 минут, а затем сохраняли относительно постоянную форму, — говорит Какуи. — Но самые длинные плечи продолжали укорачиваться и утолщаться до конца эксперимента. Это говорит о том, что короткие плеча хромосом достигают конечного состояния относительно быстро, а длинные могут так и не достичь этого устойчивого состояния».

Измерения показали, что хромосомы стремятся к «конечной округлости» — физически наиболее стабильному соотношению.

Механизм достижения устойчивого состояния

Физик Бавин Хаттри из Имперского колледжа Лондона создал компьютерные симуляции, которые подтвердили лабораторные наблюдения. Моделирование поддержало теорию о том, что конденсин формирует хромосомы путём случайного захвата нитей ДНК, что и объясняет их динамическую природу.

«Интересно думать, что большинство хромосом будут продолжать пытаться достичь этой стабильной овальной формы, но так никогда и не достигнут её», — отметил Фрэнк Ульманн.

Исследование опубликовано в журнале EMBO Reports.