Раскрытие структурных секретов неактивной X-хромосомы
Исследователи из RIKEN впервые детально изучили особенности необычной хромосомы — неактивной копии X-хромосомы, присутствующей в каждой клетке женского организма. Результаты опубликованы в журнале Nature Structural & Molecular Biology.
В каждой клетке самок млекопитающих одна из двух копий X-хромосомы компактизуется в неактивную форму (Xi), которая отличается по структуре и функции от активной X-хромосомы и других хромосом.
В отличие от большинства хромосом, которые реплицируются постепенно на протяжении S-фазы клеточного цикла, Xi копируется во второй её половине. Учёные предположили, что такое поведение связано с необычной, более однородной и компактной структурой Xi.
Для проверки гипотезы исследователи использовали два современных метода на культуре эмбриональных стволовых клеток мыши:
- Высокоточный анализ времени репликации конкретных последовательностей хромосом.
- Метод, раскрывающий 3D-структуру хроматина (комплекса ДНК и белков), что даёт информацию об активности генов.
Ключевые результаты:
- Высокое разрешение анализа подтвердило, что Xi быстро реплицируется во второй половине S-фазы по мере дифференцировки клеток.
- Динамические изменения во времени репликации Xi тесно коррелировали с изменениями в организации хроматина в процессе дифференцировки.
- Структурный анализ выявил неожиданные различия в степени компактизации и инактивации на разных участках хромосомы.
В дифференцированных клетках, лишённых гена SmcHD1 (который помогает поддерживать Xi в неактивном состоянии), наблюдалась реактивация обычно "спящих" генов на краю хромосомы. Однако большинство других генов Xi оставались неактивными, что указывает на скрытую структурную сложность этой, казалось бы, однородной хромосомы.
Следующим шагом группа планирует изучить сам процесс инактивации X-хромосомы в эмбрионах мышей, что является более сложной экспериментальной задачей.