Каждая человеческая клетка ежедневно демонстрирует уникальное молекулярное мастерство. Двухметровая нить ДНК умещается в ядро диаметром всего десятая доля толщины волоска, при этом оставаясь доступной для исполнения жизненно важных процессов. Это становится возможным благодаря упаковке ДНК вокруг специальных белков, образующих нуклеосомы. Они выстраиваются одна за другой, подобно бусинам на нити, и образуют хроматиновые волокна. Затем волокна упаковываются еще плотнее, чтобы разместиться внутри ядра, пишет ScienceDaily.
До недавнего времени оставалось загадкой, как происходит дополнительная степень компактизации хроматина. Группа ученых из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета обнаружила интереснейший феномен. Лабораторные эксперименты показали, что нуклеосомы спонтанно собираются в жидкообразные капли, свободные от мембраны, именуемые конденсатами. Процесс формирования этих структур объясняется принципом фазового разделения, аналогичным появлению капель масла в воде. Ученые предположили, что подобный механизм действует и в реальных клетках.
Хроматиновые конденсаты представляют собой динамичные комплексы, включающие сотни тысяч постоянно перемещающихся молекул. Когда они объединяются, возникают уникальные коллективные свойства, невозможные при рассмотрении отдельных компонентов. Такое кооперативное поведение предопределяет форму и стабильность образовавшихся комплексов. Благодаря современным методикам визуализации эксперты смогли получить наиболее детальные снимки распределения молекул внутри этих синтетических хроматиновых конденсатов. Изображения наглядно показывают, как располагаются хроматиновые волокна и нуклеосомы в составе каплевидных структур. Аналогичные подходы были использованы и для анализа хроматина в настоящих клетках.
Комбинируя полученные изображения с результатами компьютерных симуляций и исследований методом световой микроскопии, команда смогла разобраться в структуре и взаимодействиях молекул внутри синтетических конденсатов. Так появились начальные представления о механизме образования капель и особенностях их поведения. Особенное внимание привлекло открытие, касающееся роли линкерной ДНК, расположенной между нуклеосомами. Выяснилось, что ее длина оказывает решающее воздействие на организацию общей структуры и характер взаимодействия хроматиновых волокон, определяя внутреннюю сетевую архитектуру конденсата.
Исследование выходит далеко за пределы изучения хроматина. Предложенный метод создает основу для анализа широкого спектра биомолекулярных конденсатов — мембрано-неограниченных капелек, вовлеченных в ключевые клеточные процессы, начиная от генетической регуляции и заканчивая реакциями на стрессовое воздействие. Разгадка механизмов формирования и функционирования таких структур способна объяснить нарушения процессов конденсации, которые предположительно лежат в основе развития множества болезней — от нейродегенерации до онкологических заболеваний.
Ранее ученые создали жиросжигающую таблетку нового поколения.
