В журнальчике Nature 25 апреля 1953 года была размещена статья Джеймса Уотсона (James Watson) и Фрэнсиса Клика (Francis Crick) с описанием сделанной ими модели пространственной структуры молекулы ДНК. Эта модель, а именно, дозволила разъяснить, как происходит передача генетической инфы от клеточки к клеточке и посреди живых организмов в ряду поколений. День 25 апреля считается деньком рождения молекулярной биологии.

Геном в пространстве

«Главные положения молекулярной биологии были сделаны благодаря работам на прокариотах — организмах, не имеющих клеточного ядра, сначала на классическом объекте — бактерии пищеварительной палочке Escherichia coli. Но современная молекулярная биология — это, сначала, исследование эукариот — организмов, в клеточках которых есть ядра», — отметил Разин.

По его словам, принципы работы генома у прокариот и эукариот, в особенности у высших эукариот, значительно различаются.

«Дело в том, что в многоклеточных организмах существует процесс клеточной дифференцировки, по другому говоря, клеточки стают спец, в их реализуется та либо другая часть генетической инфы, “закодированной” в ДНК. И вот тут возникает вопросец: что описывает, какие гены должны работать в определенных клеточках? Стало ясно, что это выбор связан с пространственной организацией генетического материала в ее ядре», — произнес ученый.

По его словам, это определяется на пары различных уровнях, начиная с того, как ДНК упакована в хроматине — комплексе нуклеиновых кислот и белков, составляющем базу клеточных хромосом.

Общественная длина всех молекул ДНК, входящих в состав хромосом высших эукариот — около 2 метров, потому они должны быть с высочайшей степенью, до 10 тыщ раз, компактизованы, чтоб поместиться в клеточном ядре. Согласно имеющейся модели, в ядрах клеток эукариот есть несколько уровней компактизации ДНК. Один из первых таковых уровней — это ДНК, навороченная, как нитка на катушку, на нуклеосомы — молекулярные комплексы из 4 пар белков-гистонов. В свою очередь, гистоны могут подвергаться разным хим модификациям. Набор таковых модификаций — «гистоновый код» — заведует «включением»-"выключением" генов.

«В исследовании регуляции упаковки ДНК в крайние годы произошел большой прогресс, и это сначала соединено с пониманием значения “гистонового кода”. Как постоянно, сначала казалось, что все очень просто — есть несколько типов модификаций гистонов, которые однозначно определяют транскрипционный статус генов (активность их “считывания” — ред.), позднее выяснилось, что для 1-го и такого же участка какого-нибудь гистона могут существовать различные модификации, и в одной и той же области хромосомы могут находиться гистоны, измененные разными методами. Сейчас стало ясно, что существенна вся совокупа вероятных модификаций, конкретно она описывает ту мозаику генома, те его части — мы называем их доменами, — которые будут работать», — отметил Разин.

По словам ученого, в крайние годы стала ясна принципиальная роль взаимного расположения участков молекул ДНК в ядре.

«Ранее молекулярные биологи обрисовывали работу генов, принимая во внимание только расстояния меж ними вдоль цепочек молекул ДНК. Но в действительности в клеточном ядре ситуация другая. В крайние годы стало разумеется, что различные элементы, регулирующие работу генов, и находящиеся далековато друг от друга на молекуле ДНК, могут находиться чрезвычайно близко в ядре. К примеру, два элемента ДНК могут различными методами “подтягиваться” друг к другу, влияя на активность определенных генов, а разделяющие их участки — выпетливаться, не участвуя в регуляции работы этих генов», — объяснил Разин.

«По существу, на данный момент происходит понимание того, что генетические механизмы в клеточке работают на уровне пространственного взаимодействия частей хроматина меж собой. К тому же, эти взаимодействия являются динамическими — твердой, фиксированной “картины” таковой работы генома нет. Потому можно говорить, что геном “дышит”, — добавил ученый.

Организация генома и FEBS-2013

Механизмы работы эукариотических геномов будут дискуссироваться на дальнейшем в июле в Петербурге конгрессе Федерации европейских биохимических обществ (FEBS) — крупнейшем мировом научном форуме в истории современной Рф.

“Один из симпозиумов в рамках конгресса будет посвящен пространственной организации генома. На него удалось собрать очень мощный состав докладчиков, в Петербург приедут фактически все научные фавориты, которые практически определяют „лицо“ исследований в данной области. Можно с уверенностью огласить, что нас ожидают не только лишь высококлассные доклады, да и достойные внимания дискуссии”, — произнес Сергей Разин, который будет одним председателей симпозиума.

По его словам, в числе выступающих будут Венди Бикмор (Wendy Bickmore) из Западного общего госпиталя (Эдинбург, Англия), которая скажет о регуляции работы генов на далеких расстояниях, Питер Кук (Peter Cook) из Оксфордского института с докладом о роли специализированных транскрипционных “фабрик” в работе генома, Том Мистели (Tom Misteli) из Государственного института рака (Бетесда, США) с докладом о связи организации генома и появлением разных заболеваний.