Учёные создали подробнейшие карты 3D-структуры ДНК человека

Учёные представили самые детальные на сегодняшний день карты того, как ДНК человека сворачивается и движется внутри живых клеток. Это открытие раскрывает новый, ранее скрытый уровень генетического контроля, который может объяснить, как тонкие мутации провоцируют рак и наследственные заболевания, даже не затрагивая гены напрямую.

Учёные создали сверхдетальные карты, показывающие, как ДНК сворачивается и движется внутри человеческих клеток, открывая новый мощный уровень генетического контроля. Это скрытое строение может объяснить, как тонкие мутации запускают рак и наследственные болезни. Предоставлено: AI/ScienceDaily.com

Исследователи из Северо-Западного университета в рамках проекта «4D Nucleome» создали карты трёхмерной организации генома и её изменений во времени. Работа, опубликованная в журнале Nature, даёт новое понимание функционирования ДНК.

Команда использовала человеческие эмбриональные стволовые клетки и фибробласты. Собранные данные показывают, как гены взаимодействуют, сворачиваются и меняют положение по мере роста, функционирования и деления клеток.

«Понимание того, как геном сворачивается и реорганизуется в трёх измерениях, необходимо для понимания того, как функционируют клетки. Эти карты дают нам беспрецедентный взгляд на то, как структура генома помогает регулировать активность генов в пространстве и времени», — заявил соавтор исследования Фэн Юэ.

Анализ выявил ключевые особенности архитектуры генома, включая более 140 000 петель хроматина в каждом типе клеток, детальную классификацию хромосомных доменов и высокодетализированные 3D-модели целых геномов на уровне одной клетки. Оказалось, что структура генома может различаться от клетки к клетке, и эти различия тесно связаны с ключевыми клеточными процессами.

Учёные также разработали вычислительные инструменты, способные предсказать, как геном свернётся, основываясь только на его последовательности ДНК. Это позволяет оценить, как генетические варианты, связанные с болезнями, могут изменить 3D-структуру генома без сложных лабораторных экспериментов.

«Поскольку большинство вариантов, связанных с человеческими болезнями, расположены в некодирующих областях генома, критически важно понять, как эти варианты влияют на экспрессию генов. 3D-организация генома предоставляет мощную основу для прогнозирования того, какие гены, вероятно, будут затронуты этими патогенными вариантами», — пояснил Фэн Юэ.

Исследование приближает науку к более полному пониманию того, как генетические инструкции работают в живых клетках, и открывает путь к новым методам диагностики и лечения. В будущем эти инструменты могут помочь выяснить, как ошибки в сворачивании генома способствуют развитию рака, нарушений развития и других заболеваний.

Источники: sciencedaily.com, Northwestern University.