Vědecká senzace: Moskevská státní univerzita odhalila balicí mechanismus molekuly DNA

Vědci z laboratoře Biologické fakulty Moskevské státní univerzity se stali autory vědecké senzace. Podařilo se jim pochopit, jak řetězec DNA dlouhý dva metry zapadá do jádra o průměru ne větším než jedna setina milimetru. S další analýzou tento objev odhalí způsoby, jak léčit mnoho závažných onemocnění, včetně rakoviny.

V laboratoři Biologické fakulty Moskevské státní univerzity byl učiněn objev, o kterém nyní mluví celý vědecký svět. Ruským vědcům se podařilo pochopit mechanismy balení genomu uvnitř buňky .

Stále není zcela jasné, proč se buňky, například kůže nebo sítnice, od sebe liší, ačkoli všechny obsahují stejný genom. Ukazuje se, že to může záviset i na tom, jak je nosič genetické informace – molekula DNA – rozložen v prostoru.

„DNA, ve které jsou zakódovány všechny naše geny, je velmi dlouhá – její délka je asi dva metry a velikost jádra, ve kterém se nachází, je asi 10 mikronů, proto musí být uspořádána velmi kompaktně, aby byla jednoduchá zapadnout do tohoto jádra Problém je ale podstatně složitější, protože se tam nesmí jen položit, ale položit tak, aby ty jeho části, které jsou nyní, v současné chvíli, žádané nebo žádané. tyto buňky jsou dostupné těm strojům, které, řekněme, čtou informace z této DNA,“ říká Sergej Razin, vedoucí katedry molekulární biologie Moskevské státní univerzity.

Aby se dlouhá molekula DNA nezamotala, je navinuta na speciální soudkovitou strukturu proteinů. Ale genom není silná nit. V některých částech DNA se ukazuje, že je navinutá pevně, v jiných nikoli. Vědci se domnívají, že hustota balení přímo souvisí s tím, jak fungují geny.

„V tomto projektu jsme poprvé v naší laboratoři, a pokud vím, poprvé v Rusku, použili metodu, která nám umožňuje získat mapu trojrozměrné organizace celého genomu If geny silně fungují, pak je tato část narovnána, pokud jsou tyto geny tiché v jiné buněčné linii, pak se ukáže, že tato oblast je „zhroucená“ do hustší konfigurace,“ říká Sergej Uljanov, vedoucí výzkumný pracovník na katedře molekulární biologie v; Moskevská státní univerzita.

Úseky DNA se slepují a rozpadají se vlivem speciálních enzymů tam, kde je to v danou chvíli potřeba pro stavbu nové buňky. Simulace biologického procesu na Lomonosově superpočítači pomohla potvrdit získaná data. Každou sekundu každý z jeho procesorů provede tisíce milionů operací. Na výpočet modelu fungování DNA bylo zapotřebí 200 takových procesorů a tři dny práce.

„Je hezké, když statistická fyzika popisuje objekty tak složité a pro statistickou fyziku zdánlivě obtížné, jako je živá příroda, která se skládá výhradně z výjimek, nikoli z pravidel, tato struktura je velmi živá – zde je její snímek, když se na ni podíváte v jiném časovém okamžiku to bude vypadat velmi málo podobně,“ vysvětluje Alexander Chertovich, výzkumník z Fyzikální fakulty Moskevské státní univerzity.

Zejména struktura, která je připravena se kdykoli změnit, vysvětluje, proč může živý organismus tak rychle reagovat na změny prostředí. Nový objev v budoucnu pomůže vědcům pochopit příčiny mnoha nemocí, včetně rakoviny, která je právě důsledkem porušení genetického kódu. Ale k získání pilulek, které napravují fungování genů, je třeba provést mnohem více vědeckých experimentů.