blogg-vitalika.ru

  

Bästa artiklarna:

  
Main / Hur dna formar din livstidstidning

Hur dna formar din livstidning

En mänsklig cell bär i sin kärna två meter spiral-DNA, uppdelad bland de 46 smala, dubbel-spiralformiga molekylerna som är dess kromosomer. För det mesta ser det DNA ut som en trasslig boll av garn - diffus, oordning, kaotisk. Men den rörigheten utgör ett problem under mitos, när cellen måste göra en kopia av sitt genetiska material och dela i två. Forskare har sett den processen genom ett mikroskop i årtionden: DNA kondenserar och organiseras i diskreta enheter som gradvis förkortas och vidgas.

De och deras kollegor använde en kombination av bild-, modellerings- och genomtekniker för att förstå hur den kondenserade kromosomen bildas under celldelningen. Forskarna samlade in minut-för-minut-data om kromosomer - med hjälp av ett mikroskop för att se hur de förändrades, liksom en teknik som heter Hi-C, som ger en karta över hur ofta par av sekvenser i genomet interagerar med varandra.

De genererade sedan sofistikerade datorsimuleringar för att matcha dessa data, så att de kunde beräkna den tredimensionella banan som kromosomerna spårade när de kondenserade.

Deras modeller bestämde att en ringformad proteinmolekyl som kallas kondensin II, som består av två anslutna motorer, landar på DNA: t inför mitosen. Var och en av dess motorer rör sig i motsatta riktningar längs strängen medan de förblir fästa vid varandra och får en slinga att bildas; när motorerna fortsätter att röra sig blir den slingan större och större.

När tiotusentals av dessa proteinmolekyler gör sitt arbete framträder en serie öglor. De ringliknande proteinerna, placerade vid basen av varje slinga, skapar en central byggnadsställning från vilken öglorna härrör och hela kromosomen blir kortare och styvare.

Dessa resultat gav stöd till idén om loopsträngsprutning, ett tidigare förslag om hur DNA förpackas. Slingsträngsprutning är också ansvarig för att förhindra att dubblerade kromosomer blir knutna och intrasslade, enligt Mirny. Mekaniken i den loopade strukturen gör att systerkromatider stöter ut varandra.

Men vad forskarna observerade nästa kom mer överraskande och tillät dem att bygga ytterligare detaljer i hypotesen för extrudering av loop. Efter cirka 10 minuter bröts kärnhöljet som höll kromosomerna ihop och gav ett andra ringformat motorprotein, kondensin I, tillgång till DNA. Dessa molekyler utförde slingsträngsprutning på öglorna som redan hade bildats och delade var och en upp i fem mindre öglor i genomsnitt.

Häckande öglor gjorde det möjligt för kromosomen att bli smalare och förhindrade att de ursprungliga öglorna växte tillräckligt stora för att blanda eller interagera. Efter ungefär 15 minuter, när dessa slingor bildades, visade Hi-C-data något som forskarna tyckte ännu mer oväntat. Vanligtvis var sekvenser placerade nära varandra längs strängen av DNA mest sannolikt att interagera, medan de som låg längre ifrån var mindre benägna att göra det.

Det vill säga, när avståndet mellan sekvenser hade vuxit ännu längre hade de igen en högre sannolikhet för att interagera. Hans modell föreslog att kondensin II-molekyler monterades i en spiralformad byggnadsställning, som i den berömda Leonardo-trappan som hittades i Chambordslottet i Frankrike. De kapslade slingorna av DNA strålade ut som steg från den spiralformade byggnadsställningen och packades snyggt in i den cylindriska konfigurationen som kännetecknar kromosomen. Den ordnar linjärt kromosomen.

Och den komprimerar det på ett sådant sätt att det blir ett långsträckt objekt. Är kromosomer bara en serie öglor, eller spiraler de? Och om de går i spiral, är det så att hela kromosomen vrids till en spole, eller att endast den interna byggnadsställningen gör det? Den nya studien pekar på den senare; forskarna tillskriver den tidigare helixrelaterade hypotesen experimentella artefakter, resultatet av att kromosomer isoleras på ett sätt som främjade överdriven spiral.

Denna serie bilder illustrerar hur en komprimerad kromosom tar form. Ringformade motorproteiner röda bildar en spiralformad byggnadsställning. Vikta DNA-slingor kommer ut från den spiralaxeln så att de kan packas tätt i en cylindrisk stav.

Andra experter inom området tyckte att resultaten var mindre överraskande, men i stället ansåg studien mer anmärkningsvärt för de detaljer som den gav. Förra året demonstrerade de och deras kollegor direkt för första gången att kondensin rör sig längs DNA i ett provrör - en förutsättning för att loopsträngsprutning ska vara sant.

Och det hände nästan exakt som Mirny och hans team förutspådde det för bildandet av deras större öglor - förutom att öglorna i in vitro-experimentet bildades asymmetriskt: Kondensin landade på DNA: t och rullade in det från endast en sida, snarare än i båda riktningarna som Mirny ursprungligen antog.

För det första kan forskningen informera om potentiella cancerbehandlingar. Den vikningsprocessen kan påverka genuttrycket. Slingsträngsprutning för samman i grunden par av loci, dock kort, vid basen av den växande eller krympande slingan - något som mycket väl kan hända under genreglering, när en gen måste vara i fysisk kontakt med ett reglerande element som kan lokaliseras ganska långt bort längs kromosomen. Mirny påpekar att denna typ av vikning också kan ge insikter i andra processer i celler som involverar aktiva förändringar i form eller struktur.

Proteiner vikas till stor del av interaktioner, medan motoriska processer skapar cytoskelettet i cytoplasman. Denna artikel trycktes om på Wired. Få höjdpunkter från de viktigaste nyheterna som levereras till din e-postinkorg. Missbruk, vanhäftande, självreklam, vilseledande, osammanhängande eller utanför ämnet kommentarer kommer att avvisas. Moderatorer är bemannade under ordinarie öppettider New York-tid och kan endast acceptera kommentarer skrivna på engelska.

Läs senare. För första gången ser forskare hur proteiner tar tag i slingor av DNA och buntar dem för celldelning. Upptäckten antyder också hur genomet viks för att reglera genuttryck. Anton Goloborodko. Quantas nyhetsbrev Få höjdpunkter från de viktigaste nyheterna som skickas till din e-postinkorg. Visa kommentarer.

(с) 2019 blog-vitalika.ru