Общая длина ДНК внутри клетки составляет 2-3 метра. Чтобы поместиться внутри клетки, ДНК обернута вокруг небольших белковых веретен, образуя цепочки молекул, называемые нуклеосомами. Затем нуклеосомы скручиваются, образуя переплетенные волокна. Этот комплекс называется хроматином, и он организует и уплотняет ДНК внутри клеточного ядра, но также затрудняет доступ клеточных механизмов к ДНК.
Структурные исследования хроматина до сих пор давали нам только статическое представление о том, как ДНК организована в клетках. Но как механизм экспрессии генов может получить доступ к ДНК, скрытой в хроматине? Чтобы ответить на этот вопрос, требуется более динамичный взгляд на генетический материал.
Лаборатория Беата Фирца из EPFL в сотрудничестве с группой Клауса Зайделя из Дюссельдорфского университета теперь смогла наблюдать фактическое движение хроматина, используя уникальную комбинацию химии белков и ДНК, а также два взаимодополняющих метода. подходы флуоресцентной спектроскопии одиночных молекул. Работа впервые раскрывает внутреннюю структуру и движение хроматина, тем самым решая нерешенный вопрос в исследованиях хроматина.
Исследователи обнаружили, что нуклеосомы внутри волокон хроматина образуют короткие стопки, которые быстро распадаются и восстанавливаются в течение миллисекунд. Эти короткие пакеты нуклеосом содержат четыре нуклеосомы и около 800 пар оснований ДНК, образуя таким образом основную единицу организации хроматина. Белок, ответственный за сайленсинг генов (гетерохроматиновый белок 1?), может блокировать нуклеосомные взаимодействия и еще больше уплотнять хроматин, тем самым предотвращая доступ механизма экспрессии генов к ДНК.
Вместе открытие таких быстрых динамических режимов в хроматиновых волокнах позволяет по-новому взглянуть на то, как процессы могут получить доступ к ДНК (или предотвратить это), такие как факторы транскрипции или механизмы транскрипции, репликации или Восстановление ДНК.