Ученые впервые заглянули внутрь капель-подобных структур ДНК

Ученые получили самые детальные на сегодняшний день изображения молекул внутри синтетических хроматиновых конденсатов — капель-подобных структур, в которые компактизуется ДНК внутри клеточного ядра. Исследование, опубликованное в журнале Science, объясняет, как эти структуры формируются и функционируют.

Чтобы упаковать около двух метров ДНК в микроскопическое ядро, молекула наматывается на белки, образуя нуклеосомы, которые затем собираются в более плотные хроматиновые волокна. В 2019 году было обнаружено, что синтетические нуклеосомы в лаборатории формируют мембрано-независимые капли (конденсаты) через процесс фазового разделения, подобный образованию капель масла в воде.

Международная команда ученых под руководством Майкла Розена (Медицинский центр UT Southwestern) использовала передовую визуализацию, компьютерное моделирование и световую микроскопию, чтобы заглянуть внутрь этих структур. Они выяснили, что длина линкерной ДНК, соединяющей нуклеосомы, влияет на организацию волокон и, как следствие, на свойства самих конденсатов.

«Эта работа впервые позволила нам связать структуры отдельных молекул с макроскопическими свойствами их конденсатов», — заявил Майкл Розен.

Исследование показало, что синтетические конденсаты структурно имитируют компактизованную ДНК в живых клетках. Полученные данные не только объясняют процесс упаковки генетического материала, но и создают основу для изучения других биомолекулярных конденсатов в клетке, которые участвуют в регуляции генов и реакции на стресс.

Понимание этих процессов важно, так как нарушения в конденсации хроматина могут быть одним из факторов развития нейродегенеративных заболеваний и рака. «Это может помочь нам разработать новое поколение терапевтических средств», — отметил ведущий автор работы Хуабин Чжоу.

ИИ: Это фундаментальное исследование открывает новую главу в понимании клеточной биологии, приближая нас к разгадке того, как пространственная организация ДНК в ядре влияет на здоровье и болезни.