Теломери іноді розглядаються як ключ до довшого життя. Вони захищають гени від пошкодження, але стають коротшими кожного разу, коли клітина ділиться. Кожного разу, коли клітина ділиться, теломери стають трохи коротшими. Згодом вони стають настільки короткими, що клітина більше не може успішно ділитися, і клітина гине.
Мало що відомо про структуру теломерного хроматину на молекулярному рівні. У новому дослідженні вчені з Лейденський інститут фізики (LION) відкрили нову структуру теломерної ДНК. Вони використовували методи фізики для біологічних експериментів і мініатюрний магніт для відкриття.
Оскільки ДНК між теломерами має два метри в довжину, її потрібно згорнути, щоб поміститися в клітину. Це робиться шляхом загортання пакетів білки та ДНК разом утворюючи структуру, відому як нуклеосому. Нуклеосома, фрагмент вільної (або незв’язаної) ДНК, нуклеосома тощо розташовуються у вигляді ланцюжка намистин.
Після цього нитка бісеру стягується ще більше. Довжина ДНК між нуклеосомами — намистинами на нитці — визначає, як це досягається. Вже було відомі дві постскладні конструкції. Одна з них має вільну ДНК, яка висить у просторі між двома сусідніми кульками, які злипаються разом (рис. 2A). Сусідні кульки не можуть зв’язуватися разом, якщо проміжок ДНК між ними занадто малий. Потім дві стопки починають формуватися поруч.
У цьому дослідженні вчені виявили іншу структуру теломер: нуклеосоми розташовані набагато ближче одна до одної, тому між кульками більше немає вільної ДНК. Зрештою це створює одну велику спіраль, або спіраль, ДНК.
Вчені виявили цю нову структуру за допомогою електронної мікроскопії та спектроскопії молекулярних сил. Останній метод походить з лабораторії Ван Ноорта. Тут один кінець ДНК прикріплений до предметного скла, а до іншого прикріплена крихітна магнітна кулька.
Набір сильних магнітів над цією кулею потім розтягує нитку перлин. Вимірявши силу, необхідну для того, щоб розтягнути намистини одну за одною, ви дізнаєтесь більше про те, як нитка складається. Потім дослідники з Сінгапуру використали електронний мікроскоп, щоб краще зрозуміти структуру.
Ван Ноорт сказав, «Структура — це «святий Грааль» молекулярної біології. Знання структури молекул дасть нам більше розуміння того, як вмикаються та вимикаються гени та як ферменти в клітинах справляються з теломерами: як вони відновлюють і копіюють ДНК, наприклад. Відкриття нової теломерної структури покращить наше розуміння будівельних блоків в організмі. А це, у свою чергу, зрештою допоможе нам вивчати старіння та такі захворювання, як рак, і розробляти ліки для боротьби з ними».
Довідка з журналу:
- Соман А., Вонг С.Ю., Корольов Н. та ін. Стовпчаста структура теломерного хроматину людини. природа (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5
