Биохимики из Медицинской школы Массачусетского университета создали наглядную 3D-модель того, как длинная спираль ДНК хитроумно упакована в крошечном ядре самой обычной клетки.
Наглядная 3D-модель организации ДНК внутри ядра

Вытянутая в прямую линию, спираль ДНК, извлеченная из одной только вашей клетки будет такой же длины, что и все ваше тело. Благодаря сложным статистическим данным, макросъемке и ряду научных экспериментов, у биофизиков появилось более-менее четкое представление о том, как весь этот генетический материал умещается в столь небольшом пространстве.

«Эта работа демонстрирует красочную и детализированную модель человеческого генома в его естественной форме», говорит Иов Деккер, биолог из Медицинской школы Массачусетского университета в Вустере, не связанный с исследованием. Он также отмечает красоту и правдоподобность модели.

За десятилетие исследований ученые все же пришли к пониманию того, как именно ДНК «упаковано» в ядре с помощью хитроумных петель и изгибов, которые помогают определенным частям хромосом взаимодействовать друг с другом, что позволяет контролировать активность генов. «По всей видимости, в ходе эволюции клетки приобрели хаотичную, на первый взгляд, структуру организации ДНК для того, чтобы эффективнее хранить генетическую информацию и использовать ее для своих функций», говорит Марко Ди Стефано, биофизик из национального центра геномного анализа в Барселоне, Испания.

В новом исследовании он и его коллеги использовали статистическую информацию для преобразования экспериментальных данных в 3D-модель. Предыдущие эксперименты давали лишь косвенную информацию об отдельных соединениях, но новое моделирование привело к полноценной визуализации того, как спираль ДНК помещается в ядре. Каждая хромосома на видео имеет свой, отличный от других цвет. В результате подобного аналитического моделирования стало видно то, что не могли продемонстрировать разрозненные эксперименты: к примеру тот факт, что активные гены находятся ближе к центру ядра, а неактивные, как правило, направлены ближе к краям.

Модель, по словам Ди Стефано, обобщает большую часть знаний, которую наука накопила о ДНК. Он надеется, что со временем им удастся построить динамичную модель, которая будет меняться с течением времени, имитируя динамику генетических метаморфоз. Эти превращения — результат приспособления клетки к новым условиям окружающей среды, и биохимики хотят научить модель не только двигаться, но еще и включать-выключать те или иные гены с последующим развитием событий, говорит Деккер.