Универсальная полимерная сигнатура в Hi-C определяет плотность петель когезина и поддерживает экструзию мономеров
Из шумных биологических данных можно извлечь физический параметр упаковки ДНК. Наши хромосомы в ядре всё время собираются в петли. Петли эти делает когезин — белковая машинка с очень двусмысленной биографией. Ещё не так давно про него в основном говорили, что он держит вместе сестринские хроматиды после репликации. А теперь выясняется, что когезин, возможно, большую часть жизни клетки занят совсем другим: непрерывно выпетливает геном и физически организует хроматин.
Главный метод, которым смотрят на трёхмерную организацию генома, называется Hi-C. Проблема в том, что Hi-C, как это часто бывает с модными биометодами, показывает не только свойства измеряемой системы, но и собственные экспериментальные закидоны: где подшили, где разрезали, где что слиплось, где рыбу заворачивали. В результате в сигнале намешано всё подряд.
Ученые построили теорию, которая отдельно учитывает и полимерную природу ДНК с петлями, и биофизическую кухню самого Hi-C, т.е. научились отделять устройство природы от артефактов прибора.
Оказалось, что в клетках млекопитающих плотность петель — примерно шесть на мегабазу, а значит, 60–70% всего генома сидят в петлях. То есть больше половины всей ДНК в клетке — это не абстрактный “генетический текст”, а вполне конкретная физическая конструкция, которую клетка всё время собирает, разбирает и пересобирает в режиме непрерывного молекулярного макраме.
Это интересно еще и потому, что сами петли случайны и динамичны, напрямую увидеть их трудно. В этом смысле теория работает как статистический микроскоп: позволяет восстановить свойства невидимой структуры по ее следам в усреднённых данных.
Важно это не только как абстрактный «архитектурный стиль» ДНК. Идея активного выпетливания моторами-когезинами возникла всего 10 лет назад в MIT. Если аж 60–70% генома — как теперь выясняется — находится внутри петель, то нарушения в работе когезина означают не локальный дефект, а масштабную перестройку всех хромосом. А это уже напрямую связано с нарушениями развития, работой иммунной системы, онкологией и, вероятно, многими другими биомедицинскими процессами.
Статья опубликована в Post Nature and Science Proceedings of the National Academy of Sciences
Работа поддержана РНФ.
Источник: Пресс –служба Сколтеха