Российские ученые обнаружила новую функцию белков ядерной ламины в организации генетического материала внутри клеток. Понимание механизмов, участвующих в упаковке генов, поможет научиться контролировать и регулировать работу самих генов.
Схема пространственных изменений генома, происходящих при разрушении ядерной ламины / ©Сергей Ульянов, МГУ / Nature Communications
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Ядерная ламина выстилает изнутри клеточные ядра живых организмов. Главная функция ядра — хранение хромосом, и белки ядерной ламины в этом деле одни из главных помощников.
Известно, что ламины отвечают за организацию ядерного материала – хроматина, внутри ядра, и мутации в белках ядерной ламины могут приводить к тяжелым патологиям, например, к прогерии, болезни ускоренного старения.
Хромосомы упакованы внутри ядра c изменчивой плотностью. Плотные, компактные участки обычно неактивны, а на развернутых участках идет активная работа генов. Белки ядерной ламины могут менять структуру и плотность хроматина.
В своем новом исследовании большой группе ученых, в состав которой вошли исследователи из Сколтеха, удалось выяснить новые подробности процессов, происходящих в ядре клетки. В качестве модельного объекта использовали мушку дрозофилу, участника многих научных экспериментов и открытий.
Анализ хроматина и взаимодействующей с ним ядерной ламины с помощью современных лабораторных и биоинформатических методов показал, что ламина играет двоякую роль в организации хроматина.
«Мы с коллегами из Института биологии гена РАН поставили эксперимент – разрушили ядерную ламину в клетках дрозофилы, и посмотрели, как это влияет на упаковку хромосом внутри клеточного ядра. Удалось очень четко увидеть, что после разрушения ламины хромосомы отошли на некоторое расстояние от ядерной оболочки и стали в целом гораздо более плотно упакованными.
Мы покрасили хромосомы флуоресцентными красками и под микроскопом проследили, как плотные глобулы хроматина, которые были раньше прикреплены к ядерной ламине, стали разворачиваться по мере отдаления от нее. А потом наши коллеги с физфака МГУ сделали компьютерные симуляции и показали, что одного контакта с ядерной ламиной достаточно для того, чтобы глобулы хроматина уплотнялись.
Получается, ламина делает более конденсированными те участки хромосом, с которыми она непосредственно соприкасается, но при этом уменьшает общую плотность упаковки хромосом в ядре», – рассказывает научный сотрудник Сколтеха Екатерина Храмеева.
Упаковка генетического материала в ядре оказывает влияние на работу генов. Каждое исследование в области организации хроматина в ядре — важный шаг в сторону того будущего, где мы сможем управлять своими генами.
