Новая технология заставила пересмотреть теорию организации ДНК в клетке

Weizmann Institute of Science

Новое исследование пролило свет на один из главных вопросов современной биологии — организации хроматина в ядре клетки. Оказалось, что эти молекулы располагаются совсем не так, как предсказывалось ранее

Если вы откроете учебник по биологии и пробежитесь по изображениям, изображающим организацию ДНК в ядре клетки, то увидите нечто, похожее на суп с лапшой — длинные нити молекул, которые «плавают» в бульоне. Но эти представления основаны во многом на теории и косвенных данных, тогда как реальные наблюдения этих клеточных структур до сих пор получить не удавалось.

Новая технология, которая позволила это сделать, изначально не предназначалась для исследования содержимого клеточного ядра. Авторы работы изучали, как механические силы влияют на ядра мышечных клеток, и обнаружили доказательства того, что сокращение мышц оказывает немедленное влияние на паттерны экспрессии генов в них. Но исследовать этот вопрос дальше ученые не могли из-за ограниченного разрешения существующих приборов.

Тогда они разработали устройство, позволяющее изучать ядра мышечных клеток живых личинок плодовой мухи. Устройство удерживает крошечную полупрозрачную личинку в канавке, которая позволяет сокращать и расслаблять ее мышцы, но ограничивает движение личинки, чтобы ее можно было сканировать при помощи флуоресцентного микроскопа. Используя новую технологию, исследователи получили изображения внутренних, линейно организованных комплексов ДНК и ее белков, окруженных мембраной мышечных ядер.

Авторы ожидали увидеть картину, как в учебниках, но тут их ждал сюрприз. Вместо того, чтобы заполнять весь объем ядра, длинные молекулы хроматина были организованы в виде относительно тонкого слоя, прикрепленного к внутренним стенкам органеллы. Подобно результату взаимодействия между нефтью и водой, известному как разделение фаз, хроматин отделился от основной массы жидкости внутри ядра и занял свое место на его окраинах, в то время как большая часть жидкой среды осталась в центре. Исследователи поняли, что они находятся на пути к решению фундаментального биологического вопроса — организации хроматина в ядре. Ученые представили свою теорию, и теперь им предстоит провести еще ряд исследований, чтобы ее подтвердить.

Статья опубликована в журнале Science Advances.