Теломеры иногда рассматриваются как ключ к долгой жизни. Они защищают гены от повреждений, но укорачиваются каждый раз, когда клетка делится. Каждый раз, когда клетка делится, теломеры становятся немного короче. В конце концов, они становятся настолько короткими, что клетка больше не может успешно делиться и умирает.
Мало что известно о структуре теломерного хроматина на молекулярном уровне. В новом исследовании ученые из Лейденский институт физики (LION) открыли новую структуру теломерной ДНК. Они использовали физические методы для биологических экспериментов и крошечный магнит для открытия.
Поскольку длина ДНК между теломерами составляет два метра, она должна быть свернута, чтобы поместиться в клетке. Это делается путем упаковки пакетов белки и ДНК вместе образуют структуру, известную как нуклеосома. Нуклеосома, фрагмент свободной (или несвязанной) ДНК, нуклеосома и т. д. располагаются по образцу, подобному нитке бус.
Затем бусина сжимается еще больше. Длина ДНК между нуклеосомами — бусами на нитке — определяет, как это достигается. Были уже известны две постскладчатые конструкции. У одного из них свободная ДНК висит в промежутке между двумя соседними бусинками, которые сцепляются друг с другом (рис. 2А). Соседние шарики не могут связать вместе, если разрыв ДНК между ними слишком мал. Затем две стопки начинают формироваться бок о бок.
В этом исследовании ученые обнаружили другую структуру теломер: нуклеосомы расположены гораздо ближе друг к другу, поэтому между бусинами больше нет свободной ДНК. В конечном итоге это создает одну большую спираль или спираль ДНК.
Ученые открыли эту новую структуру, используя комбинацию электронной микроскопии и спектроскопии молекулярного взаимодействия. Последний метод исходит из лаборатории Ван Ноорта. Здесь один конец ДНК прикреплен к предметному стеклу, а к другому прикреплен крошечный магнитный шарик.
Набор сильных магнитов над этим шаром разделяет нить жемчуга. Измерив силу, необходимую для того, чтобы разъединить бусины одну за другой, вы узнаете больше о том, как складывается нить. Затем исследователи из Сингапура использовали электронный микроскоп, чтобы лучше понять структуру.
Ван Норт сказал: «Структура — это святой Грааль молекулярной биологии. Знание структуры молекул даст нам больше информации о том, как включаются и выключаются гены и как ферменты в клетках взаимодействуют с теломерами: например, как они восстанавливают и копируют ДНК. Открытие новой теломерной структуры улучшит наше понимание строительных блоков в организме. А это, в свою очередь, в конечном итоге поможет нам изучать старение и такие болезни, как рак, и разрабатывать лекарства для борьбы с ними».
Справочник журнала:
- Соман А., Вонг С.Ю., Королев Н. и соавт. Столбчатая структура теломерного хроматина человека. природа (2022). ДОИ: 10.1038/s41586-022-05236-5
