Сворачивание ДНК в хромосому требует энергетических затрат

  

Правильная упаковка ДНК с хромосомными белками осуществляется под наблюдением вспомогательных ферментов. Для корректировки упаковки ферменты-помощники используют энергию АТФ.

Исследователи из Университета Пенсильвании (США) сумели искусственно воспроизвести сворачивание хромосомы, и, как говорят учёные, решающим фактором оказалась энергия — наличие в реакционной смеси молекул АТФ. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Science.

Вся ДНК в клетке очень плотно уложена в хромосомы, у которых есть различные уровни упаковки. Структурной единицей хромосомы является нуклеосома, комплекс ДНК с белками. Белки-упаковщики, гистоны, представляют собой очень древнее и почти неизменное среди живых организмов семейство. Одна нуклеосома — это фрагмент нити ДНК, намотанный на шайбу из нескольких гистонов, слепившихся друг с другом. Гистоны с ДНК вместе образуют нить с нанизанными «бусинками»-нуклеосомами, которые связаны между собой несвёрнутыми участками ДНК.

 

 

Схематическое изображение нуклеосомы: на комплекс разноцветных гистонов намотана серая нить ДНК. (Иллюстрация pennstatelive).


Исследователи давно знали, что, если смешать гистоны и ДНК в пробирке, получится такая нить с нуклеосомными узелками; однако получающиеся комплексы не были похожи на те, что присутствуют в живой клетке. В лаборатории Франклина Пуга нашли способ, как «довести» получающуюся in vitro структуру до той, которая есть в клетках. Исследователи предположили, что существует некий доводчик, фермент (или набор ферментов), корректирующий взаимодействие гистонов и ДНК; кроме того, эти ферменты будут требовать энергии для своей работы. Модельным объектом была ДНК хромосом дрожжей, и вот, когда к смеси гистонов и ДНК добавили ещё и дрожжевой экстракт, сформировавшиеся нуклеосомы повторили картину, которую видели в живых дрожжах. Причём правильно процесс шёл только при наличии энергетических молекул АТФ.

В процессе упаковки дрожжевой хромосомы на ДНК образуется более 60 000 нуклеосом. Их расположение на ДНК анализировали компьютерным способом, после чего сравнивали с тем, что получилось в искусственной системе. Без ферментов и АТФ нуклеосомы формировались в случайных участках ДНК, тогда как в присутствии молекул-помощников они вставали в начало генов. Предположительно, ферменты помогают гистонам преодолеть некие барьеры, которые встречают их в начальных точках генов, для чего и требуется энергия.

В хромосоме ДНК защищена от повреждений, поэтому многие заболевания, включая онкологические, могут иметь причиной погрешности в упаковке хромосомы. Следовательно, зная детали механизма такой упаковки, можно помочь клетке следить за собственным генетическим здоровьем.

Результаты исследований представлены в следующей статье:

Zhenhai Zhang, Christian J. Wippo, Megha Wal, Elissa Ward, Philipp Korber and B. Franklin Pugh A Packing Mechanism for Nucleosome Organization Reconstituted Across a Eukaryotic Genome. – Science 20 May 2011. – Vol. 332. – no. 6032. – pp. 977–980; DOI: 10.1126/science.1200508.

Источник

«Один человек не может доказать что бога не существует, но наука делает бога ненужным»

Стивен Хокинг

Научный подход на Google Play

Файлы

Возобновляемые источники энергии

Загадки электричества

Реникса

Футурология 21 век: Бессмертие или глобальная катастрофа?