Ученые Сколтеха, Университета Потсдама и Массачусетского технологического института сделали открытие, касающееся фундаментального физического принципа, управляющего, на первый взгляд, хаотичным перемещением хромосом внутри живой клетки. Об этом сообщила пресс-служба образовательного учреждения, сообщает «Газета.Ru».
Ранее существовало противоречие между данными геномных анализов, указывающих на то, что хромосомы образуют плотную фрактальную структуру, ограничивающую движение, и наблюдениями за живыми клетками, демонстрирующими высокую скорость и активность перемещения участков хромосом. Долгое время не удавалось согласовать эти два факта.
«Мы разработали статистическую физическую модель, которая показала: движение участков хромосом подчиняется универсальному закону, не зависящему от деталей их строения. Ключ в том, что нужно рассматривать не отдельные нити ДНК, а коллективное движение целых сегментов. Мы показали, что подвижность гена обратно пропорциональна его длине — это универсальный принцип полимерных цепей, справедливый как в равновесии, так и в активной клетке», — рассказал старший преподаватель Центра нейробиологии и нейрореабилитации им. Владимира Зельмана Сколтеха Кирилл Половников.
Анализ показал, что коллективная динамика хромосом развивается медленнее, чем предполагалось, и характеризуется показателем 0.77, который соответствует поведению фрактальных полимеров с ограничениями, не позволяющими нитям свободно пересекаться.
Таким образом, хромосома действительно представляет собой плотную структуру, однако ее отдельные участки обладают способностью к перемещению до тех пор, пока не сталкиваются со структурными ограничениями. Модель также предсказывает возникновение дальних корреляций между сегментами при изменении условий, например, перед делением клетки. Эти предсказания были подтверждены компьютерным моделированием.
«Теперь, отслеживая всего две точки на участке хромосомы, можно получать информацию о ее коллективной динамике и трехмерной структуре. Это открывает путь к новому пониманию организации генома и показывает, что даже на уровне ДНК действуют универсальные физические законы», — добавил Половников.
Изображение: фрипик
