«Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что процесс разделения жидких фаз участвует в тонкой настройке пространственной организации генома. В частности, он влияет на то, как поддерживаются контакты между генами и регуляторными элементами, играющими ключевую роль в контроле активности генов», – рассказал один из авторов исследования, сотрудник Института биологии гена РАН Сергей Разин.
Геном человека и других многоклеточных животных состоит из нескольких очень длинных нитей ДНК, упакованных особо плотным образом внутри ядра клетки, – хромосом. Ученые давно интересуются трехмерной структурой генома и тем, как клетка его сворачивает и разворачивает.
Еще советские ученые предположили, что он представляет собой так называемый фрактальный клубок – особую математическую структуру из пересекающихся кривых, которые повторяют форму всей хромосомной нити. В последние годы биологи обнаружили множество намеков на то, что эта структура не может быть случайной, так как она может влиять на уровень активности различных генов.
Разин и его коллеги уже много лет пытаются выяснить физические и химические принципы, которые управляют «упаковкой» нитей ДНК в ядре клетки. Недавно они определили один из основополагающих законов, которые управляют всем этим процессом.
Биологов, в частности, интересовало, какую роль в работе ядра могут играть процессы, связанные с разделением жидких фаз, образованием обособленных пузырьков из жидкостей с разными физическими свойствами. Подобные физические принципы играют важную роль в жизнедеятельности других регионов живых клеток, однако ученые не были уверены, влияют ли они каким-то образом на работу и структуру ядра.
Для ответа на этот вопрос Разин и его коллеги обработали культуры раковых клеток 1,6-гександиолом – веществом, которое мешает образованию пузырьков жидкостей с разными свойствами. Оказалось, что появление этого соединения в клетках резко и необратимым образом меняло характер упаковки хромосом внутри ядра, что нарушало работу многих генов.
Эту особенность устройства ядра клеток, как отмечают ученые, можно будет в будущем использовать для создания новых классов противораковых препаратов, которые могли бы избирательно разрушать 3D-структуру областей генома, в которых есть онкогены. Кроме того, эти же принципы можно применять и для решения обратной задачи – управления активностью работой генов в здоровых клетках, заключают авторы статьи.
