Над созданием объёмной модели человеческого генома трудились учёные нескольких университетов США. Их работа позволит лучше изучить функции двойной спирали и то, как она приобретает свою необыкновенно сжатую форму внутри ядра клетки.

«Всем известно, что ДНК представляет собой двойную спираль. Но как эта почти двухметровая цепь умещается в ядре, диаметр которого составляет сотые доли миллиметра? Даже учёные в этом разобрались не до конца. Выяснением этого вопроса мы и занялись», — рассказывает Эрез Либерман-Айден (Erez Lieberman-Aiden) из Гарварда.

Достичь столь впечатляющего результата генетикам помог разработанный ими метод, который они сами называют Hi—C. Благодаря этой технологии учёным удалось исследовать положение всех генов, даже тех, что находятся очень близко друг к другу.

«Мы разбили геном на множество кусков, создали пространственную карту, показывающую, насколько близко отдельные части находятся друг к другу. Затем с помощью компьютера собрали всё воедино», — рассказывает в пресс-релизе Гарварда один из исследователей Нейнке ван Беркюм (Nynke van Berkum).

В результате учёные сделали два основных вывода. Во-первых, человеческий геном «разбит» на два отсека: в первом хранятся активные гены, во втором более плотно изолированы «ненужные» части ДНК. Более того между двумя частями происходит постоянный обмен включающимися и выключающимися генами.

«Клетка поступает очень умно, выставляя активные гены в особую зону, где они легкодоступны для белков и прочих веществ», — говорит другой исследователь Джоб Деккер (Job Dekker).

Второй вывод: геном представляет собой «фрактальную глобулу» (fractal globule). Эта структура позволяет: упаковать ДНК невероятно компактно: плотность информации в ядре примерно в триллионы раз выше, чем в среднестатистическом компьютерном чипе; избежать образования узлов или запутанных фрагментов, которые бы помешали нормальной работе ДНК; быстро складываться и раскладываться геному во время активации и репрессии генов, репликации клетки.

Ранее считалось, будто ДНК упакована в виде «равновесной глобулы» (equilibrium globule). Однако это конфигурация легко образует множество узлов. Фрактальная же глобула, которую теоретически предсказали около 20 лет назад, в живой природе никогда раньше не наблюдалась.

Источник: Membrana