Российские ученые рассмотрели ядро оплодотворенной яйцеклетки

Сложность организации многоклеточных организмов определяется высоким уровнем разнообразия их клеток, которое проявляется в рамках дифференцировки на ранних стадиях эмбрионального развития. Фундаментом для развития организма выступает зигота — клетка, образующаяся в результате оплодотворения яйцеклетки. При этом, в отличие от ооцитов и сперматозоидов, зигота как продукт их слияния не является дифференцированной и обладает тотипотентностью — способностью давать начало клеткам любого типа. Изучение тотипотентности важно для разработки методов, которые позволяют искусственно возвращать клетки в недифференцированное состояние, например для трансплантации.

Известно, что дедифференцировка клетки сопровождается сменой эпигенетического статуса ДНК: причем, помимо химических модификаций, в этом случае изменяется и пространственная организация молекулы в ядре. От структуры генома часто зависит работа отдельных генов, однако до сих пор понимание того, как организован геном в половых клетках, остается неполным из-за малого количества ДНК (одиночный набор хромосом) в их ядрах и методологических ограничений. Сейчас определение трехмерной структуры хроматина в клетках проводится с помощью различных техник микроскопии и метода Hi-C — он заключается в обработке клеток формальдегидом с последующим разрезанием и сшиванием ДНК для выделения ее фрагментов, расположенных рядом.

Тем не менее, стандартный Hi-C рассчитан на большое количество генетического материала, позволяя отсеивать ДНК, которая не прошла обработку. Тогда как при работе с незначительным объемом образцов метод приводит только к потерям. В новом исследовании специалисты из Института биологии гена Российской академии наук (РАН), Массачусетского технологического института и других учреждений модифицировали протокол Hi-C таким образом, чтобы исключить из него стадии, приводящие к потере материала, а также повысить его чувствительность. С помощью новой техники, получившей название single-nucleus Hi-C (Hi-C для одного ядра) авторам, в частности, удалось выяснить, что в процессе созревания хроматин в яйцеклетке становится менее активным и более компактным.

Ключевой целью работы было установить, что происходит с хроматином при дедифференцировке после оплодотворения. Анализ показал, что в «материнском» и «отцовском» ядрах можно выделить структуры первичных уровней организации: топологически ассоциированные домены и хроматиновые петли. При этом структуры более высокого порядка (A-B компартменты неактивного и активного хроматина) слабо детектировались в «отцовском» и не детектировались в «материнском» ядре. Таким образом, ученые обнаружили, что ядро зиготы находится в состоянии интерфазы (неделимое) без признаков пространственной организации хроматина — это свойство является уникальным среди клеток млекопитающих. Предполагается, что компартментализация в половых клетках происходит по-разному: в «отцовских» компартменты формируются раньше или наследуются, в «материнских» — образуются заново.

Ранее международная группа исследователей разработала новую технику микроскопии, с помощью которой показала, что «негенетическая» митотических хромосом может составлять до половины их объема. Это противоречит существующим моделям организации хромосом, согласно которым почти весь их объем занимает хроматин.

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram