Команда российских и французских ученых под руководством исследователей из Сколковского института науки и технологий оптимизировала анализ данных для изучения 3D-структуры ДНК в отдельных клетках мухи-дрозофилы. Новый метод позволит ученым более подробно изучить способы упаковки ДНК и приблизиться к пониманию основных механизмов этого процесса. Статья была опубликована в журнале Nature Communications.
В настоящее время для изучения способов упаковки ДНК ученые по всему миру используют методы фиксации конформации хромосом (3C), один из наиболее популярных из них — метод Hi-C. Он позволяет обнаружить контакты ДНК всего генома с помощью высокопроизводительного секвенирования. Однако для работы Hi-C необходимы миллионы клеток с уникальной пространственной организацией хроматина. Эту информацию приходится усреднять, не учитывая особенности упаковки ДНК в отдельных клетках. Чтобы решить эту проблему ученые разработали метод, получивший название Hi-C одиночных клеток.
Новая технология включает стандартные шаги Hi-C, при которых структура хроматина фиксируется, а ДНК разрезается и «пересобирается» так, чтобы фрагменты, которые в естественных условиях находились рядом, оказывались «сшитыми». Затем ученые амплифицировали ДНК из каждой клетки с помощью полимеразы бактериофага phi29. Оказалась, что этот удобный фермент, несмотря на высокую точность копирования, может случайным образом «прыгать» между молекулами ДНК, создавая искусственные связи, которые алгоритм Hi-C не может отличить от настоящих взаимодействий.
Для отбраковки эти ошибки ученые проверили новый метод на клетках дрозофилы, чтобы выяснить, имеют ли различные организмы общие принципы упаковки хроматина. Оказалось, что устойчивые домены есть в каждой конкретной клетке. Одна из гипотез их возникновения предполагает, что хроматин у дрозофилы организован так, что некоторые его участки с большей вероятностью соединяются друг с другом. Согласно другой крупные белковые комплексы создают петли из нити ДНК и за счет этого упаковывают ее.
«Возможно, один из самых интересных вопросов заключается в том, одинаковы ли правила сворачивания хроматина у разных видов живых организмов. С помощью метода Hi-C одиночных клеток дрозофилы мы выяснили, что в геноме этого насекомого тоже присутствуют домены, похожие на домены в клетках млекопитающих. Однако эти структуры гораздо более упорядочены, чем у млекопитающих», — отмечает одна из авторов статьи Александра Галицына.
Также научная группа занимается возможной связью изменений в организации хроматина с болезнями, развитием организма и старением.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
