Используя компьютерное моделирование, химики из MIT обнаружили, как молекулы взаимодействуют с хромосомами в ядре. Благодаря этим взаимодействиям ядра принимают форму капель. Взаимодействие хроматина с ядерным телом приводит к тому, что геном приобретает гелеобразную структуру. Это способствует стабильному взаимодействию между геномом и механизмами транскрипции, что помогает контролировать экспрессию генов.
Экспрессия генов — процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок.
Ученые использовали метод моделирования молекулярной динамики. С его помощью они смоделировали, как молекулярная система изменяется с течением времени. В начале моделирования белки и РНК, составляющие маленькие ядра, случайным образом распределяются по всему ядру. Моделирование отследило, как они постепенно образуют маленькие капельки.
Рибонуклеииновая кислота (РНК) — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов и играют важную роль в кодировании, прочтении, регуляции и выражении генов.
В моделирование исследователи также включили хроматин: вещество, которое составляет хромосомы и включает в себя белки. Используя данные предыдущих экспериментов, в которых анализировалась структура хромосом, команда рассчитала энергию взаимодействия отдельных хромосом, что позволило им представить 3D-структуру генома.
Используя эту модель, исследователи наблюдали как образуются капли маленьких ядер. Они обнаружили, что если бы они смоделировали компоненты маленьких ядер внутри ядра самостоятельно, без хроматина, они слились бы в одну большую каплю. Как только хроматин был введен в модель, исследователи обнаружили, что маленькие ядра образовали множество капель.
Ученые объяснили, почему это происходит. Маленькие ядра привязываются к определенным областям хроматина, хроматин действует как тормоз, который предотвращает слияние маленьких тел друг с другом.
«Связь, которую мы наблюдаем между хроматином и ядерными телами, не является специфичной для маленьких ядер. Это относится и к другим ядерным органам, — говорят ученые. — Эта концентрация ядерного тела фундаментально меняет динамику организации генома и, скорее всего, превратит геном из жидкости в гель».
Гелеобразное состояние облегчит взаимодействие различных областей хроматина друг с другом гораздо больше, чем в жидкой структуре. Поддержание стабильных взаимодействий между удаленными областями генома важно, потому что гены часто контролируются участками хроматина, которые физически удалены от них.
Клетка хранит генетический материал в ядре в виде хромосом. Ядро – своеобразный дом для небольших тел, кластеров белков и РНК, которые помогают строить рибосомы.
Рибосома — важнейшая немембранная органелла всех живых клеток, служащая для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК.
Читать далее:
Золотоискатель нашел метеорит, которому 4,6 млрд лет. Находка оказалась ценнее золота
Камера с разрешением 3,2 млрд пикселей покажет, что происходило в прошлом Вселенной