Rozwiązano zagadkę organizacji DNA w komórkach

Amerykańscy naukowcy odkryli, że cząsteczki DNA układają się w komórkach zupełnie inaczej, niż do tej pory sądzono. Badacze doszli do tego wniosku dzięki pierwszej w historii obserwacji organizacji DNA w żywej ludzkiej komórce. Może to oznaczać konieczność zmiany w podręcznikach do genetyki.

Od czasów, kiedy Francis Crick i James Watson ustalili, że podstawowa struktura DNA jest podwójną spiralą, badacze na całym świecie zastanawiali się, jak zorganizowane jest DNA, że umożliwia całą jego długość upakować do komórki.

Gdyby rozwinąć wszystkie cząsteczki DNA znajdujące się w naszym ciele nić osiągnęłaby planetę karłowatą Pluton – twierdzą specjaliści z Salk Institute. Pojedyncza cząsteczka DNA po rozwinięciu ma długość około dwóch metrów. Jak więc to możliwe, że mieści się ona w komórce? Odpowiedź na tę zagadkę ma zasadnicze znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób trójwymiarowa organizacja DNA w jądrze komórki wpływa na naszą biologię, jak nasz genom organizuje naszą komórkową aktywność oraz jak geny przechodzą z rodziców na dzieci.

Dotychczas sądzono, że DNA nawinięte jest na podobne do szpuli struktury z białek, które tworzą nici przypominające łańcuszki koralików. Te z kolei zwijają się w coraz grubsze włókna.

Zespół naukowców z Salk Institute w La Jolla, University of California San Diego i National Center for Microscopy and Imaging Research przedstawili pierwszy trójwymiarowy obraz struktury DNA w jądrze żywej komórki ludzkiej. Badacze zidentyfikowali nowy barwnik DNA, który w połączeniu z zaawansowaną techniką mikroskopową nazwaną ChromEMT pozwala na bardzo szczegółowe wizualizowanie struktury chromatyny w komórkach.

Wygenerowany w ten sposób obraz zaprzeczył wcześniejszym założeniom. Według niego, wspomniany wcześniej łańcuszek koralików nie nawija się wielokrotnie na szpulę, a zamiast tego, układa się w elastyczny łańcuch, który zginając się i zakręcając tworzy różnorakie kombinacje, by osiągnąć potrzebny w danym miejscu stopień kompresji. To sugeruje, że gęstość upakowania decyduje o tym, które obszary genomu są aktywne a które są tłumione.

Odkrycie amerykańskich naukowców może mieć duże znaczenie. Dzięki niemu mogą powstać nowe terapie i w ogóle może zmienić się podejście do diagnostyki.

 

 

Źródło: Eureka Alert!, fot. Caroline Davis2010/Flickr