Біологи створили 4D-карту хромосом у ядрах двох типів людських клітин — стовбурових клітин ембріонів і клітин сполучної тканини, фібробластів. Ця карта вказує на розташування окремих генів на різних ділянках хромосом у 3D і зміну цих ділянок у часі, коли в них відбувається зчитування інформації з ДНК або, навпаки, генетичний матеріал стає ще більш щільно упакованим. Така карта допоможе краще зрозуміти, як різні гени взаємодіють між собою та як виникають порушення цих взаємодій, що призводять до спадкових хвороб. Дослідження опублікували в журналі Nature.
Яку інформацію несе нова карта хромосом?
Науковці з 4D Nucleome Project досліджували те, як у ядрі розташований хроматин — комплекс білків-гістонів, на які намотана ДНК. Від того, наскільки щільно упакований хроматин, залежить те, як активно з його ділянок зчитуватиметься генетична інформація: у найбільш щільно упакованих ділянках розташовані найменш активні гени. Щоб з’ясувати, як упакований хроматин у людських клітинах, науковці використали декілька підходів, розшифровуючи послідовність ДНК, роблячи знімки хромосом у ядрі та враховуючи епігенетичні фактори, що впливають на активність генів.
Таким чином дослідники картографували понад 140 тисяч петель хроматину для кожного типу клітин, встановлюючи розташування окремих генів і їхню взаємодію з різними регуляторними елементами. Упродовж дослідження науковці змогли простежити за тим, як окремі петлі хроматину взаємодіють між собою, щоб утворити хромосоми в тій Х-подібній формі, яку ми звикли бачити. Крім цього, дослідники простежили за тим, як в 3D-структурі хромосом відбуваються окремі процеси реалізації генетичного матеріалу: транскрипція, коли інформація переписується з ДНК на РНК, і реплікація, коли створюється друга копія ДНК у процесі підготовки до поділу.
Як біологи створюють карти живого
🐟 Біологи картографували 120 тисяч клітин в ембріонах рибок даніо-реріо на різних стадіях розвитку, щоб краще вивчати ембріогенез хребетних.
🩻 Також науковці створили найдетальніший атлас людського тіла, використовуючи знімки внутрішніх органів 100 тисяч добровольців.
🧠 Дослідивши мозок трьох померлих добровольців, нейробіологи створили найдетальніший атлас клітин людського мозку, до якого увійшли три тисячі типів клітин.
⚡️ Вивчаючи людський мозок, науковці також створили карту того, як мітохондрії у ньому виробляють енергію.
🪰 Біологи створювали також мапу мозку плодових мушок: спершу вони описали лише три тисячі нейронів, але згодом така карта стала найдетальнішим описом мозку тварини.