Вчені відстежили процес перетворення ДНК з клубка в хромосому

Вчені пояснили один з основних процесів життя упаковки ДНК, що передує кожному клітинного ділення.
ДНК спочатку укладається петлями, а потім цю потовщену мотузку завиває у вертикальну спіраль протеїнового двигуна. Такий сценарій пакувального процесу не тільки вирішує загадку, над якою ламали голову десятки років, але і об’єднує, здавалося б, суперечливі теорії.
Якщо ДНК однієї клітини розмотати, то вийде мотузка довжиною 1,80 метра. Зазвичай вона згортається в клітинному ядрі. І з кожним поділом клітини геном повинен переноситися в «компактній формі» хромосомі. «Це один з основних процесів генетики», пояснив провідний автор дослідження Джоб Деккер (Job Dekker) з Массачусетського університету. Адже тільки так геном може правильно поділитися на дочірню клітину.
Але як здійснюється цей перехід від вільно сплутаного ДНК до компактної хромосоми, залишалося таємницею протягом добрих 100 років також тому, що цей перехід відбувається на диво швидко: «в Цілому процес триває від 10 до 15 хвилин це просто неймовірно»,– сказав Деккер. Як в такому темпі без помилок, вузлів та пошкоджень відбувається конденсація ДНК, залишалося нез’ясованим.
Тільки нещодавно Деккеру і його колегам вдалося розшифрувати цей «сценарій» клітинної запаковування. Для цього з допомогою хімічно-генетичних маніпуляцій вони змусили курячі клітини одночасно почати профазу упаковування свого генома. На багатьох моментах вони зупиняли процес і робили «миттєві знімки» кожного стану упаковки ДНК.
Виявилося: коли починається профаза, то зім’яті нитки ДНК з’єднуються в більш товсті структури. Вчені з’ясували, що при цьому важливу роль грає білок конденсин II. Він відповідає за те, щоб ДНК-мотузки складалися з послідовно вкладених петель, які тісно прилягають один до одного так вдається скоротити мотузки. Білкова молекула при цьому утворює каркас для намотування ДНК.
З переходом в прометафазу в дію вступає інший білок конденсин II. Він поділяє петлі ДНК на ще менші подединицы і змушує мотузки обертатися спірально, як гвинтові сходи. За кілька хвилин геном закручується в щільну спіраль, пояснили вчені. Так згорток стає все товщі і коротше, поки не набуває компактну форму хромосоми.
Отримані свідоцтва вперше пояснюють основний процес, який відбувається в клітинах. Сценарій пакувального процесу також виявляє, наскільки складно і водночас елегантно клітинний механізм здійснює пакування ДНК.
Вчені пояснюють, що ці знання в майбутньому можуть допомогти краще зрозуміти помилки, які виникають при утворенні хромосом, і дозволять їм запобігти. Крім того, ця модель примиряє багато, здавалося б, суперечливі спостереження, що існували впродовж останніх десятиліть, сказав Деккер з колегами. Якщо деякі науковці в хромосомах бачили спіральну архітектуру, інші наголошували на петлях. Тепер з’ясувалося, що обидві сторони були праві.