15
Календарь конференций
  • 15 декабря – 15 мая

    Универсиада "Ломоносов" по актуальным проблемам мировой экономики 2021

  • 15 декабря – 15 мая

    Универсиада "Ломоносов" по математическим методам в экономике 2021

  • 15 декабря – 15 мая

    Универсиада "Ломоносов" по экономической и финансовой стратегии 2021

  • 24 – 25 мая

    Международная конференция памяти заведующего кафедрой славянской филологии (1991–2010гг.) Владимира Павловича Гудкова Славянский мир в настоящем и прошлом

  • 20 января – 30 мая

    Универсиада "Ломоносов" по ПОЧВОВЕДЕНИЮ и ЭКОЛОГИИ 2020/21

  • 20 декабря – 31 мая

    Универсиада "Ломоносов" по политологии в 2020-2021 учебном году

  • 20 декабря – 31 мая

    Универсиада "Ломоносов" по геологии

  • 15 декабря – 31 мая

    Универсиада «Ломоносов» по фундаментальной физико-химической инженерии

  • 18 – 25 сентября

    XI Международная научно-техническая конференция «Технологии разработки информационных систем» - 2021

  • 10 декабря

    Международная конференция по общему языкознанию «Наследие трудов Ю.В. Рождественского в XXI веке» — к 95-летию со дня рождения Юрия Владимировича Рождественского (1926-1999)

Все конференции
23/04/21

Принцип «масла в воде» помог сохранить трехмерную структуру ДНК

Российские ученые определили, какие механизмы помогают ядерной ДНК образовывать и сохранять трехмерные структуры. Оказалось, что важную роль играют жидкие конденсаты различных типов, которые способны контролировать активность генов. В перспективе результаты, полученные исследователями, могут быть потенциально использованы для борьбы с онкологическими заболеваниям. Работа, выполненная при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ), опубликована в журнале Nucleic Acids Research.

Изучение генома человека и позвоночных животных при помощи современных технологий позволило раскрыть новые механизмы регуляции работы генов. Так, исследование связей удаленных друг от друга участков ДНК показало, как геном укладывается в пространстве клеточного ядра, и как это влияет на реализацию его функций. Понимая важность так называемого 3D-генома, ученые задались вопросом о том, какие молекулярные механизмы обеспечивают установление и поддержание этой системы.

В основе данных механизмов лежит взаимодействие ДНК с белками и взаимодействие связанных с ДНК белков друг с другом. В последние годы стала очевидной роль слабых взаимодействий между различными макромолекулами в клеточном ядре. Оказалось, что простые физические законы направляют самосборку различных макромолекулярных комплексов в живой клетке, в том числе и таких сложных, как упакованный в хроматин геном. К числу физических процессов, играющих важную роль в построении живой клетки, относится и процесс разделения жидких фаз (Liquid-Liquid Phase Separation, LLPS), который можно наблюдать на примере капли жира в воде. В живых клетках к выделению жидкой фазы может привести взаимодействие между различными белками и РНК при достаточно высокой концентрации этих макромолекул.

Группа исследователей, в которую вошли и ученые из Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова изучила, какую роль играет LLPS в поддержании пространственной организации генома. Для этого авторы провели эксперименты с «бессмертными» клетками опухоли шейки матки HeLa, добавляя в среду культивирования 1,6-гександиол. Они наблюдали, как это вещество, способное разрушать жидкие конденсаты, влияет на хроматин – основной компонент клеточного ядра. Проведенные исследования показали, что под действием 1,6-гександиола происходит ослабление LLPS, а оно приводит к изменениям практически на всех уровнях организации генома. Даже когда соединение убрали из среды, хроматин не вернулся в свою исходную форму.

«Полученные результаты свидетельствуют о том, что LLPS участвует в тонкой настройке пространственной организации генома. Это, в том числе, поддержание контактов между генами и удаленными регуляторными элементами (энхансерами), играющими ключевую роль в контроле активности генов», – рассказал Сергей Разин, руководитель проекта по гранту РНФ, один из авторов статьи, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой молекулярной биологии биологического факультета МГУ и заведующий лабораторией Института биологии гена РАН.

Исследование также показало, что в поддержании 3D-генома участвуют жидкофазные конденсаты (изолированные от остальной части ядра капли) различных типов. Такие капли содержат все, что необходимо для запуска транскрипции (синтеза РНК на матрице ДНК), и формируются, в частности, на энхансерах. Именно эти капли и получилось разрушить с помощью использованного в данной работе низкомолекулярного агента.

«Сложность исследования заключалась в необходимости отделения влияния LLPS от более выраженных биологических сил. Для этого мы воспользовались несколькими взаимодополняющими подходами — двумя типами микроскопии сверхвысокого разрешения (наноскопии) и методами полногеномного анализа 3D-генома, основанными на использовании глубокого секвенирования. Важно отметить, что это исследование является первой российской работой, в которой такие подходы использованы совместно», – отметил другой автор работы, Омар Кантидзе, доктор биологических наук, профессор кафедры молекулярной биологии биофака МГУ.

Развивая тематику, можно будет попытаться повысить избирательность действия агентов с целью адресного разрушения энхансер-промоторных активаторных комплексов. Эти агенты можно впоследствии использовать в качестве лекарственных средств для подавления работы онкогенов. Другим перспективным направлением работы является разработка стратегии контроля экспрессии генов через искусственное создание конденсатов, привлекаемых к определенным местам генома.


На рисунке – схема, обобщающая все полученные результаты: обработка 1,6-гександиолом разрушает LLPS и, следовательно, исходную структуру хроматина. После «восстановления» в среде без этого соединения, геном не возвращается в исходную форму, но приобретает некую новую. Источник: Ulianov et al. / Nucleic Acids Research, 2021