Изучено, как хромосомы обретают форму на самом начальном этапе жизни

Исследователи из Института биологии гена РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова в сотрудничестве с зарубежными учеными выяснили механизм организации хромосом в пространстве при активации генома зиготы (оплодотворенной яйцеклетки).

После оплодотворения гены эмбриона некоторое время неактивны. В этот период используются материнские запасы: белки и РНК, заготовленные яйцеклеткой. Но наступает момент, когда эмбрион «включает» собственные гены. Этот процесс называется активацией зиготического генома и является ключевым. Если он не пройдет — развитие эмбриона остановится.
Что происходит с хромосомами? До активации зиготического генома хромосомы эмбриона почти не имеют структуры. После активации зиготического генома начинается стремительная их перестройка — появляются петли, и хромосомы обретают архитектуру. В этом процессе ученые обнаружили новый тип элементов и назвали их экструзионными «фонтанами». Участок хромосомы вытягивается через белковый комплекс (когезиновый комплекс), но не симметрично. Форма петли визуально схожа со струей воды, бьющей из одной точки. Эта точка — активный энхансер — участок ДНК, который активизирует гены.

Механизм. «Фонтаны» не появляются сами. Их запускают факторы-пионеры — Pou5f3, Sox19b, Nanog. Эти белки первыми связываются с ДНК эмбриона и открывают участок ДНК, делая ее доступной для когезина (белкового комплекса, играющего ключевую роль в жизни клетки во время ее деления).

Как проводили исследования? Главной модельной системой была рыбка-зебра Danio rerio (zebrafish), но авторы подтвердили свои наблюдения и на мышах. В эмбриональных стволовых клетках мыши наблюдались похожие структуры, поэтому ученые пришли к выводу, что «фонтаны» — эволюционно консервативные структуры.
Для чего нужно? Данное исследование способствует пониманию нормального развития организма и механизмов возникновения различных отклонений, которые могут приводить выкидышам. Дальнейшее изучение «фонтанов» и их роли в регуляции развития эмбриона откроет до сих пор неизвестные подробности того, как хранится и считывается генетическая информация», — отметил ведущий научный сотрудник ИБГ РАН, доктор биологических наук Сергей Ульянов.

Работа выполнена в рамках гранта РНФ.

Источник: Пресс -служба Минобрнауки России