Российские ученые рассмотрели ядро оплодотворенной яйцеклетки — Naked Science
30.03.2017
Редакция

Российские ученые рассмотрели ядро оплодотворенной яйцеклетки

Ученые из России, США и Австрии разработали модифицированный метод Hi-C, позволяющий определять трехмерную организацию ДНК отдельных ядер в зрелых яйцеклетках до и после оплодотворения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

1jj2-ribbon
©Wikipedia

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.

 

Схема single-nucleus Hi-C — от выделения ядер до секвенирования / ©Ilya M. Flyamer et al., Nature, 2017

 

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.

 

Модели «материнского» (сверху) и «отцовского» ядер в метафазе / ©Ilya M. Flyamer et al., Nature, 2017

 

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 20:38
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду головное скоростное пассажирское судно на подводных крыльях «Метеор 120Р». Предполагается, что оно ни в чем не уступает зарубежным аналогам.

3 часа назад
Сергей Васильев

Ученые показали, что лунная магнитосфера просуществовала лишь около 500 миллионов лет, а более поздние магнитные породы, которые обнаруживают на спутнике, появились без ее участия в плазме метеоритных ударов.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: