Российские молекулярные биологи разрушили каркас ДНК в ядрах клеток дрозофилы, чтобы понять, какова его биологическая роль. Полученные данные позволили по‑другому взглянуть на механизмы работы живой клетки, а также приблизили возникновение эффективной терапии заболеваний связанных с ненормальной экспрессией генов в ЛАДах. К таким недугам относят одну из форм прогерии и различные мышечные дистрофии.
Сломав хребет геному плодовой мушки, ученые МГУ вылечат прогерию
Василий Парфенов

Ученые проследили за изменениями в тканях после процедуры и обработали данные с помощью суперкомпьютера «Ломоносов-2». Благодаря исследованию удалось пролить свет на биологическую роль ядерной ламины — каркаса из белковых нитей внутри ядра клетки, который удерживает ДНК в правильно свернутом виде и препятствует ее свободному перемещению. Сворачивание участков генома называется упаковкой. Результаты работы опубликованы в издании Nature Communications во вторник 12 марта 2019 года.

Клеточное ядро в разрезе, фиолетовым выделена ядерная ламина Клеточное ядро в разрезе, фиолетовым выделена ядерная ламина

Диаметр клеточного ядра составляет сотые доли миллиметра, тогда как длина молекулы ДНК может достигать нескольких метров. Чтобы она уместилось в столь компактном объеме, необходимы специальные структуры — ламины. Несмотря на то, что их свойства и функции достаточно хорошо изучены, полностью их роль в функционировании клетки до сих пор не была ясна. Теперь известно, что без этого каркаса геном и вся клетка не могут правильно функционировать, нарушается упаковка ДНК, а также начинают вырабатываться те белки, которые ранее были заблокированы за ненадобностью.

Схема пространственных изменений генома, происходящих при разрушении ядерной ламины Схема пространственных изменений генома, происходящих при разрушении ядерной ламины

Участки цепи ДНК, которыми она крепится к каркасу, называются ламина-ассоциированными доменами (ЛАД), в них расположены генные пустыни — невостребованные участки генома. Оказалось, что если устранить белковый хребет спирали ДНК, ЛАДы перемещаются в зону активной экспрессии генов (начинают кодироваться в белки), а их упаковка становится менее плотной. Таким образом происходит катастрофическое нарушение нормального процесса работы клетки и ее ядра, в ней накапливаются паразитные белки и повышается метаболитическая нагрузка.

Прогрессирование прогерии с возрастом Прогрессирование прогерии с возрастом

Детская прогерия — тяжелое генетически обусловленное заболевание, характеризующееся замедлением роста ребенка, атрофией кожных покровов, мышц и костей. Внешне течение болезни напоминает чрезвычайно ускоренное старение. Большинство пациентов не доживают до совершеннолетия. Основная причина детской прогерии — мутация гена LMNA, кодирующего белки ламины.

Понравилась статья?
Самые интересные новости из мира науки: свежие открытия, фотографии и невероятные факты у вас на почте.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.