Ученые Института цитологии и генетики СО РАН опубликовали результаты своих исследований в журнале Genome Biology

Ученые Федерального исследовательского центра Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук к.б.н. Баттулин Н.Р., м.н.с. Фишман В.С., м.н.с. Помазной М.Ю., к.б.н. Хабарова А.А., к.б.н. Афонников Д.А. и д.б.н. Серов О.Л. опубликовали результаты своих исследований в журнале Genome Biology.

Знаете ли вы, что молекулы ДНК — самые длинные молекулы в организме человека? И хотя и геном человека, и геномы многих других организмов уже давно прочитаны, остается еще много тайн, связанных с работой молекул ДНК. Но прогресс не стоит на месте, и тайн становится меньше. Одной из таких разгаданных тайн ДНК стало выяснение ее пространственной организации. Геном человека – это цепочка ДНК длиной в 1,5 метра, которая упаковывается в ядро клетки размером в тысячи раз меньше. Даже из нашего повседневного опыта можно предположить, что при этом ДНК много раз складывается, комкается и вообще должна напоминать моток перепутанных проводов (вспомните ваши наушники в кармане:). Но оказалось, что геном организован гораздо более упорядоченно. В последние 5 лет с помощью новой технологии, которую назвали Hi-C, ученые показали, что геном в ядре разделен на отдельные клубки, которые назвали топологическими доменами. Таких доменов в нашем геноме насчитывается примерно 2 тысячи, а гены, расположенные в одном домене, зачастую регулируются совместно и изменения работы гена в одном домене не мешают нормальной работе гена в соседнем клубочке-домене. Разделение генома на топологические домены обнаружено не только у человека, но и у мыши, и у мушки дрозофилы. По-видимому, это общая черта геномов всех животных.

В нашей работе мы сконцентрировались на изучении особенностей пространственной организации генома сперматозоидов. Почему сперматозоидов? Потому, что сперматозоиды  —  очень необычный тип клеток: единственная их функция заключается в том, чтобы доставить отцовский геном в яйцеклетку и дать начало новому поколению. Для выполнения этой функции в зрелом сперматозоиде все гены перестают работать, ДНК связывается со специальными белками и геном укладывается максимально плотно. С помощью технологии Hi-C мы исследовали пространственную организацию генома зрелых сперматозоидов мыши и сравнили ее с пространственной организацией генома «обычных» клеток (фибробластов).

Самый главный результат этой работы – мы показали, что несмотря на все особенности сперматозоидов,  их геном, в общем, организован также, как и геномы остальных клеток. Полученный результат говорит о том, что сперматозоид передает в следующее поколение не только собственно генетическую информацию в виде ДНК, но и информацию о трехмерной форме этой молекулы. А форма, или пространственная организация, молекул ДНК коренным образом влияет на активность генов. Полученный результат — это еще один кусочек мозаики в картине «Как работает ДНК?». Если мы станем лучше понимать, как пространственная организация генома наследуется в череде поколений, влияет на работу генов и т.д., мы сможем лучше бороться с заболеваниями, возникающими из-за нарушения естественной пространственной организации генома.