В каждой человеческой клетке содержится около двух метров геномной ДНК, которую при делении необходимо безошибочно распределить между дочерними клетками. Для этого ДНК преобразуется в компактные митотические хромосомы — плотные структуры, обеспечивающие надежную передачу генетической информации. Долгое время механизм такой конденсации оставался одной из центральных загадок генетики и клеточной биологии.
В журнале Trends in Genetics опубликован обзор, подготовленный специалистами Лаборатории динамики генома Национального института генетики. Авторы систематизировали накопленные данные и представили обновленную концепцию формирования хромосом.
Ключевую роль в этом процессе играют конденсины и топоизомераза IIα — белки, участвующие в организации пространственной структуры ДНК. Еще в 1970-х годах Ульрих К. Леммли выявил существование хромосомного каркаса — осевой структуры, сохраняющейся даже после удаления гистонов и определяющей форму хромосомы.
«Формирование митотических хромосом часто объясняли с помощью белков, ассоциированных с хромосомами, таких как конденсатины и топоизомераза IIα. Эти белки, безусловно, важны, но это еще не все, — отмечает профессор Кадзухиро Маэсима. — В этом обзоре мы хотели связать эти белковые механизмы с физическими свойствами самого хроматина».
Современные данные показывают, что конденсация хроматина — результат сложного взаимодействия молекулярных и физических факторов. К ним относят образование петель ДНК, работу топоизомеразы по устранению запутываний, а также электростатические взаимодействия, влияние ионов Mg2+ и эффект макромолекулярной скученности.
Важной идеей обзора стала гипотеза о том, что митотические хромосомы не формируются с нуля: в качестве базовых элементов выступают домены конденсированного хроматина, существующие в интерфазном ядре. В ходе митоза эти домены перестраиваются и объединяются, образуя зрелые хромосомы. Такой подход позволяет рассматривать интерфазный хроматин и митотические хромосомы как непрерывную систему, где структурная преемственность сочетается с динамической реорганизацией.
Ранее Наука Mail рассказывала, что древние вирусы в ДНК помогают предсказать реакцию на химиотерапию.