Биологи из Университета Джона Хопкинса раскрыли важный ключ к разгадке давней тайны того, как длинные нити ДНК складываются, чтобы втиснуться в микроскопические клетки, при этом каждая пара хромосом выровнена для обеспечения идеального развития.
Изучая мух, исследователи решили загадку того, как хромосомы соединяются: соединяются, как пуговицы на рубашке, соединяющиеся с петлицей. Если рубашка правильно застегнута, с правильными хромосомами, глаза и конечности мухи формируются так, как должны. Но неправильно застегнутые хромосомы приводят к проблемам со зрением, мухам с ногами на голове вместо усиков и другим дефектам.
Выводы, опубликованные 10 октября в журнале Developmental Cell, закладывают основу для лучшего понимания человеческого развития. Хотя человеческая ДНК более сложна, чем ДНК мухи, в особых случаях у разных видов происходит застегивание хромосом, и знание того, как это работает, может помочь объяснить экспрессию генов, в частности, как генетические аномалии могут привести к болезни.
"У людей в организме есть метр ДНК, который должен сворачиваться в очень компактную форму и делать это каждый раз одинаковым образом - и мы почти не знаем, как это работает", - сказала ведущий автор Кайла Вьетс., бывший аспирант Джонса Хопкинса. «Застегивание пуговиц - это всего лишь один из способов, и наша работа - очень важный первый шаг к лучшему пониманию».
Хотя застежка - это особый способ, которым некоторые хромосомы человека соединяются во время развития, у мух хромосомы легко застегиваются, что делает их идеальной моделью для изучения этого процесса.
Команда обнаружила, что хромосомы в определенных частях тела мухи обладают большей способностью, чем другие.
Команда обработала хромосомы личинок плодовой мухи так, чтобы они светились таким образом, что было видно правильное или неправильное застегивание. В глазу они специально смотрели на клетки, которые позволяют глазам видеть цвет, фоторецепторы и то, что происходило во время застегивания пуговиц, что позволяло им правильно развиваться. Они обнаружили, что хромосомы легко соединяются вместе, чтобы исправить потенциальные проблемы.
Но они обнаружили, что хромосомы в антенне мухи работают по-другому, а неправильное застегивание пуговиц привело к поразительным мутациям, а именно к ногам, вырастающим на голове мухи вместо антенн.
«У разных видов хромосомы организованы в ядро», - сказал старший автор Боб Джонстон, биолог-эволюционист из Университета Джонса Хопкинса. «Наша работа добавляет одну часть к головоломке понимания того, как ДНК складывается вместе, чтобы убедиться, что гены работают правильно».
В исследовательскую группу также входили Майкл Э. Г. Саурия; Хаим Чернофф; Макс Эхтерлинг; Кейтлин Андерсон; Санг Тран; Эбигейл Дав; Рагхав Гоял; Лукас Воортман; Эндрю Гордус; и Джеймс Тейлор, все Джонс Хопкинс; и Ребекка Родригес Виалес и Эйлин Э. М. Ферлонг из Европейской лаборатории молекулярной биологии.