Οι ερευνητές χρησιμοποιούν μικροσκοπία κρυο-ηλεκτρονίων για να μάθουν πώς το DNA περιτυλίγεται σφιχτά γύρω από τα νουκλεοσώματα
Οι πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες δρουν ως καρούλια γύρω από τα οποία οι άνεμοι του DNA, σχηματίζοντας νουκλεοσώματα. Η διαδικασία της περιτύλιξης DNA είναι ζωτικής σημασίας για τη συμπαγής συσκευασία της τεράστιας ποσότητας γενετικών πληροφοριών μέσα στον περιορισμένο χώρο των κυττάρων πυρήνων. Οι διαταραχές αυτής της συσκευασίας μπορούν να οδηγήσουν σε ελαττώματα στην γονιδιακή έκφραση και σε διάφορες ασθένειες.
Χρησιμοποιώντας μια τεχνική αιχμής γνωστή ως κρυο-ηλεκτρονική μικροσκοπία, οι ερευνητές έχουν αποκτήσει τώρα λεπτομερείς τρισδιάστατες εικόνες νουκλεοσωμάτων. Με τον χειρισμό των αλληλουχιών ϋΝΑ και των τροποποιήσεων ιστόνης, εντόπισαν βασικά χαρακτηριστικά που διέπουν τη περιτύλιξη του DNA. Τα ευρήματά τους αναφέρονται στο περιοδικό Nature Communications.
"Έχουμε αποκαλύψει σημαντικές αλληλεπιδράσεις που ρυθμίζουν πόσο αυστηρά οι άνεμοι DNA γύρω από τα νουκλεοσώματα. Αυτή η βελτιωμένη κατανόηση θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές για τον έλεγχο της συσκευασίας του DNA και ενδεχομένως να διορθώσει τις ανωμαλίες της γονιδιακής έκφρασης που σχετίζονται με τις ασθένειες όπως ο καρκίνος και οι αναπτυξιακές διαταραχές", δήλωσε ο Δρ Hiroshi Kimura, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής στο κέντρο του Riken για την έρευνα των δυναμικών και του μολύβδου της μελέτης.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ένα είδος κρυο-ηλεκτρονικής μικροσκοπίας που ονομάζεται κρυο-ηλεκτρονική τομογραφία, η οποία επιτρέπει την ανασυγκρότηση των τρισδιάστατων δομών από κατεψυγμένα δείγματα. Αυτό τους επέτρεψε να παρατηρήσουν νουκλεοσώματα σε μια σχεδόν φυσική κατάσταση εντός άθικτων κυττάρων.
Η ανάλυσή τους αποκάλυψε ότι το DNA συνδετήρα που συνδέει τα γειτονικά νουκλεοσώματα επηρεάζει την περιτύλιξη του DNA. Διαπίστωσαν ότι οι μακριές DNAs συνδέσμων προωθούν το αυστηρότερο DNA περιτύλιγμα, ενώ τα μικρά DNAs Linker οδηγούν σε πιο χαλαρή περιέλιξη.
"Τα ευρήματά μας υπογραμμίζουν τη σημασία της εξέτασης του μήκους του συνδετήρα DNA στην κατανόηση της δομής και της λειτουργίας του νουκλεοσώματος", δήλωσε ο Δρ Kimura.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι ορισμένες τροποποιήσεις ιστόνης, ιδιαίτερα μεθυλίωση της ιστόνης Η3, επηρεάζουν την περιτύλιξη του DNA. Αυτή η τροποποίηση, η οποία συχνά συνδέεται με τη σίγαση γονιδίων, χαλαρώνει την περιέλιξη του DNA.
"Αυτά τα αποτελέσματα παρέχουν νέες γνώσεις για το πώς οι τροποποιήσεις ιστόνης ρυθμίζουν τη δυναμική του νουκλεοσώματος και τη δομή της χρωματίνης", δήλωσε ο Δρ Hiroaki Shinkai, ανώτερος ερευνητής στο Riken Center for Biosystems Dynamics Research και ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης.
Η ομάδα ελπίζει ότι τα ευρήματά τους θα συμβάλουν σε μια βαθύτερη κατανόηση της ρύθμισης των γονιδίων και θα ανοίξουν το δρόμο για την ανάπτυξη θεραπευτικών παρεμβάσεων που στοχεύουν τις διαταραχές της συσκευασίας DNA.
