Учёные создали самые детальные карты сворачивания ДНК внутри человеческих клеток

Исследователи из Северо-Западного университета представили беспрецедентные карты трёхмерной организации ДНК в живых клетках, открывая новый уровень генетического контроля. Результаты работы опубликованы в журнале Nature и показывают, как структура генома в пространстве и времени регулирует активность генов, объясняя, почему тонкие мутации могут вызывать рак и наследственные заболевания, даже не затрагивая сами гены.



В рамках проекта «4D Nucleome» учёные проанализировали человеческие эмбриональные стволовые клетки и фибробласты, отслеживая, как гены взаимодействуют, сворачиваются и меняют своё положение при росте, функционировании и делении клеток. Работа выявила более 140 тысяч петель хроматина в каждом типе клеток, показала детальные домены хромосом и позволила создать высокоточные 3D-модели целых геномов на уровне одной клетки.

С помощью разработанных вычислительных инструментов исследователи смогли предсказывать сворачивание генома, опираясь исключительно на последовательность ДНК. Это открывает возможность оценивать влияние генетических вариантов, связанных с болезнями, на 3D-структуру ДНК без сложных лабораторных экспериментов.

«Поскольку большинство генетических вариантов, связанных с заболеваниями, находятся в некодирующих областях, крайне важно понимать, как они влияют на активность генов. 3D-организация генома позволяет прогнозировать, какие гены могут быть затронуты патогенными вариантами», — пояснил соавтор исследования Фэн Юэ.

Учёные отмечают, что структура генома может различаться от клетки к клетке, и эти различия связаны с ключевыми клеточными процессами. Полученные данные приближают науку к полному пониманию функционирования генетических инструкций в живых клетках и открывают новые пути для диагностики и терапии. В будущем такие инструменты могут помочь выяснить, как ошибки в сворачивании генома способствуют развитию рака, нарушений развития и других заболеваний.

Читайте также: