Пространственное расположение генетического материала в клеточном ядре играет важную роль в развитии организма. Исследовательская группа разработала метод отслеживания хромосом в отдельных клетках. Используя этот метод они смогли продемонстрировать, что хромосомы реорганизуются во время эмбрионального развития.
[penci_related_posts title=”Вам также может быть интересно” number=”4″ style=”list” align=”none” displayby=”cat” orderby=”random”]
Для активации генов решающую роль играют как способ упаковки генов, так и их пространственная организация в ядре клетки. Команда профессора Сьюзен Манго в Biozentrum Университета Базеля в более тщательно исследовала эту 3D-архитектуру. Используя новую технику они смогли проследить отдельные хромосомы во время эмбрионального развития у нематод и показать, что они перестраиваются на ранней стадии.
Расположение хромосом не случайно
Если растянуть все молекулы ДНК, то клетки достигли бы около двух метров в длину. Таким образом, ДНК должна быть плотно упакована, чтобы поместиться в ядро клетки размером всего в несколько микрометров. Нити ДНК очень плотно скручены, образуя компактные структуры, называемые хромосомами. Упаковка и расположение ДНК хромосом определяет активность генов.
В своем исследовании ученые во главе с профессором Сьюзен Манго проследили отдельные хромосомы и исследовали их организацию во время раннего эмбрионального развития. В качестве модели послужили эмбриональные клетки нематоды C. elegans. «Используя новую технику мы смогли проследить пространственную перестройку хромосом в отдельных клетках в начале эмбриогенеза», – говорит Манго. «Преимущество этого метода состоит в том, что клетки и ткани остаются полностью неповрежденными».
Ранние хромосомы напоминают штангу
Хорошо известно, что области хромосом со сходными функциональными свойствами связываются друг с другом и взаимодействуют. Это означает, что домены хромосом разделены на два компартмента, активный и неактивный. «Однако в раннем эмбриогенезе хромосомы организованы по-разному», – говорит Ахиля Соух, первый автор исследования. «У ранних эмбрионов они организованы в нетрадиционную структуру, похожую на штангу с неактивными отсеками, разделенными центральной активной областью». Исследователи обнаружили, что ядерная пластинка – белковая сетка, выстилающая внутреннюю поверхность ядра клетки, необходима для достижения этой договоренности со штангой. Пластинка прикрепляется к неактивным участкам и растягивает хромосому.
Хромосомы реорганизуются во время эмбриогенеза
«Только на более поздней стадии эмбрионального развития, когда развиваются зародышевые слои, мы видим хорошо известную сегрегацию в активную и неактивную область», – объясняет Манго. «Используя трассировку хромосом, мы смогли отобразить всю архитектуру трехмерных хромосом и впервые показать, что хромосомы перестраиваются во время раннего развития, процесса созревания, который требует ядерной пластинки».
Реорганизация хромосом сопровождает созревание клеток и представляет собой важный этап в развитии сложного организма. Правильная хромосомная архитектура имеет решающее значение для предотвращения нарушений развития организма.
Источник:
Базельский университет
Фото: Adobe Stock