Хотя последовательность нуклеотидов в геноме человека была расшифрована более 25 лет назад, понимание того, как именно работает эта сложная система, до сих пор остается одной из главных задач биологии. Геном представляет собой не просто абстрактный набор букв, а динамичную структуру, где двухметровая молекула ДНК взаимодействует с белками, чтобы поместиться в ядро клетки диаметром всего около десяти микрометров. Именно эти взаимодействия превращают закодированную информацию в живые процессы: синтез молекул и развитие организма.
Сложность изучения заключается в огромном разнообразии и изменчивости участников процесса. В ядре клетки находятся тысячи различных белков, которые могут перемещаться, менять форму и работать на разных участках ДНК. Существующие экспериментальные методы давали лишь фрагментарную картину, не позволяя увидеть целостную систему. Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи с биологического факультета МГУ провели биоинформатический мета-анализ, объединив разрозненные данные из научных баз, экспериментальных работ и литературы. Результатом этой работы стала классификация, включающая 40 функциональных категорий, и референсный список из примерно трех тысяч белков, связанных с хроматином.
В пресс-службе вуза уточнили, что применение методов машинного обучения позволило ученым не только систематизировать известные данные, но и обнаружить в белках ранее не описанные домены. Особое внимание исследователи уделили так называемым неупорядоченным регионам. Оказалось, что белки хроматина особенно богаты такими гибкими участками, которые не имеют фиксированной трехмерной формы. Эта особенность позволяет им взаимодействовать сразу с несколькими партнерами и формировать временные молекулярные объединения, напоминающие капли, что помогает тонко настраивать работу генов.
Созданная в ходе работы интерактивная платформа SimChrom аккумулирует эти данные, позволяя изучать локализацию белков и их доменную организацию. Понимание принципов работы хроматома имеет не только фундаментальное значение, но и открывает перспективы для поиска молекулярных механизмов заболеваний, связанных с нарушениями регуляции генов, включая онкологические. Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в ДНК обнаружили дополнительный механизм регуляции белков.
