Хромосомы оказались наполовину «негенетическими» — Naked Science
7 минут
Редакция

Хромосомы оказались наполовину «негенетическими»

Международная группа ученых разработала новую технику микроскопии и обнаружила, что «негенетическая» часть митотических хромосом может составлять до половины их объема. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Cell.

Хромосомы — это комплексы белков и нуклеиновых кислот, которые находятся в ядрах клеток эукариот. Поскольку в этом случае клетки делятся с помощью митоза, их хромосомы называют митотическими. Примечательно, что первые описания этих структур датируются еще XIX веком, однако, несмотря на развитие техник микроскопии, точное устройство митотических хромосом до сих пор неизвестно. Их изучение осложняется тем, что наблюдать хромосомы можно только во время митоза, когда они достаточно плотно упакованы и сохраняют форму.

 

Большинство моделей, объясняющих устройство хромосом, исходит из того, что хроматин — собственно белки, ДНК и РНК — занимает почти весь их объем. Вместе с тем недавние исследования показали, что деление клетки также зависит от присутствия на хромосомах антигена Ki-67. В ходе митоза этот белок покидает ядрышко хромосомы (интерфаза) и к окончательному делению клетки (телофаза) перемещается на периферию хромосомы. При этом слой Ki-67, покрывающий хромосому, может составлять до 160 нанометров.

 

Чтобы проверить эти наблюдения, ученые из Эдинбургского университета и других учреждений разработали технику микроскопии 3D-CLEM. В ее основе лежит сочетание световой и сканирующей электронной микроскопии (SBF SEM) с компьютерным моделированием. На первом этапе световой микроскоп фиксирует компоненты хромосом с помощью флуоресцентных меток, после чего изображение сопоставляется с контрастным электроноплотным «пятном» от сканирующего микроскопа. Затем на базе полученных данных строится 3D-модель.

 

Последовательность выполнения 3D-CLEM. / © Daniel G. Booth et al., Molecular Cell, 2016

 

Метод тестировался на клетке с одной копией альфоидной ДНК в искусственной хромосоме человека (HAC), а также линии клеток пигментного эпителия (RPE1) с 46 человеческими хромосомами. Наблюдения проводились в различных фазах митоза, в частности на ранней профазе (первое возникновение хромосом) и метафазе. После рендеринга система позволила детально рассмотреть все основные участки хромосом: кинетохор (белковая структура в центромере), белок структурной поддержки (SMC2) и периферический Ki-67, и оценить их размер.

 

Сравнение хромосом RPE1 показало, что в метафазе их общий объем составил 176 кубических микрометров против 110 кубических микрометров в профазе. Это противоречило недавнему исследованию, проведенному только с помощью световой микроскопии: 450–800 против 240 кубических микрометров соответственно. При этом новые данные светового микроскопа также оказались завышены, но в пользу профазы: 635 против 256 кубических микрометров. Показатели искусственной хромосомы были изъяты из рассмотрения из-за небольшого размера.

 

Соотношение белковой массы на периферии хромосом. Несмотря на толщину слоя, содержание в хромосомах Ki-67 составляет лишь 1,6 процента. / © Daniel G. Booth et al., Molecular Cell, 2016

 

Отдельно ученые проанализировали объем Ki-67 и его роль в процессе митоза. Для этого они моделировали ситуацию, когда часть хромосом RPE1 не имела этого антигена. В результате наблюдаемыми остались только 20 хромосом, тогда как остальные «слиплись» — это согласуется со структурирующей ролью Ki-67. Толщина сохранного слоя белка на хромосомах составила около 70 нанометров в профазе, или 30–47 процентов от объема хромосом в зависимости от фазы. Таким образом, на хроматин приходилось лишь 53–70 процентов объема хромосом.

 

По словам авторов, результаты стали неожиданными даже для них самих. Метод 3D-CLEM они назвали новаторским, поскольку он впервые позволил подтвердить предположения о необоснованности теории, царившей последний сто лет. «Нам предстоит пересмотреть свои представления об устройстве хромосом и особенностях их сегрегации во время деления клеток. Ведь оказалось, на этом этапе генетический материал покрывается толстым слоем совсем другого материала», — сообщил соавтор работы Билл Ирншоу (Bill Earnshaw).

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
9 часов назад
7 минут
Мария Азарова

Эксперты Всемирной организации здравоохранения напомнили о том, что прививать от коронавируса в первую очередь нужно тех, кто подвержен повышенному риску заболеть Covid-19, особенно в тяжелой форме.

Вчера, 18:58
11 минут
Мария Азарова

Китайские ученые провели исследование с участием более двух тысяч человек и выяснили, что любовь немного поспать после обеда благотворно сказывается на когнитивных способностях пожилых людей.

Вчера, 14:05
4 минуты
Мария Кривоченко

Ученые выяснили, что, независимо от врожденных способностей к восприятию звука, мозг музыкантов имеет более сильные структурные и функциональные связи, чем тех, кто не играет на музыкальных инструментах.

24 января
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

Вчера, 08:15
9 минут
Мария Азарова

Существует распространенное мнение, что женщины, скрывая овуляцию, получили возможность удерживать мужчин рядом с собой. Однако авторы нового исследования заявляют о преимуществах, которые женщины, напротив, таким образом могли возыметь во взаимоотношениях с представительницами своего же пола.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: