Новая техника визуализации показывает взаимодействия ДНК и белков в реальном времени
Исследователи из Университета штата Колорадо разработали новый метод визуализации, который в реальном времени показывает ключевые клеточные взаимодействия в пространстве и времени, что раньше было невозможно. Эта работа, описанная в Science Advances, в будущем может помочь в контроле «экспрессии генов» в медицине, например, в «отключении» генов, вызывающих рак.
Новый микроскопический подход позволяет фиксировать взаимодействия между ДНК и белками в клетке во времени, подобно съёмке фильма. Предыдущие методы могли делать лишь «моментальные снимки», давая ограниченное представление о ключевых химических модификациях и клеточных механизмах.
Исследовательскую группу под руководством доцента Тима Стасевича интересовало отслеживание взаимодействий вокруг нуклеосом (комплекса ДНК, обёрнутой вокруг белков-гистонов) и РНК-полимеразы II (RNA pol II), которая транскрибирует ДНК в mRNA для создания белков.
Используя новый метод, команда смогла отслеживать нуклеосомы на уровне единичных молекул в живой клетке, одновременно наблюдая за локальными химическими модификациями как нуклеосом, так и RNA pol II, в реальном времени.
Результаты показали, что динамика нуклеосом различается в зависимости от конкретных химических модификаций поблизости. Это означает, что такие модификации обычно не обогащаются вместе внутри живых клеток.
«Наша работа предполагает, что у клеток есть специализированные области с различными функциями и динамикой, которые разделены в пространстве и/или времени: одна для подготовки ДНК к считыванию, а другая — для построения mRNA из ДНК», — пояснил Стасевич.
Будущая работа будет посвящена изучению того, как нуклеосомы могут модифицироваться различными реакциями в разных участках клетки.
Мэтью Сакстон, первый автор статьи, отметил междисциплинарный характер исследования, которое потребовало генетических манипуляций с клетками, сложной микроскопии и написания кода для анализа больших объёмов данных.
«Мы хотели наблюдать, как генетический материал реагирует, когда клетка активирует транскрипцию или помечает области для будущей транскрипции. Это даёт нам гораздо лучшую информацию, когда мы пытаемся исправить аномальное и болезнетворное поведение», — сказал Сакстон.