Təəccüblü bir kəşfdə elm adamları bölünən hüceyrələrin genomlarında kiçik ilmələr tapdılar.

Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

Redaktorların qeydləriMİT təcrübələri genomun 3D strukturunda sarı rənglə göstərilən “mikro bölmələrin” varlığını ortaya çıxarıb. Bu bölmələr genlərin tənzimlənməsində rol oynaya bilən kiçik ilmələrdən əmələ gəlir. Kredit: Edward Banigan

Hüceyrələr bölünməzdən əvvəl, ilk növbədə, bütün xromosomlarını təkrarlamalıdırlar ki, hər bir qız hüceyrəsi genetik materialın tam dəstini ala bilsin. İndiyə qədər elm adamları hesab edirdilər ki, bölünmə baş verdikcə genom adətən formalaşdırdığı fərqli 3D daxili quruluşunu itirir.

Bölünmə tamamlandıqdan sonra, genomun müəyyən bir hüceyrədə hansı genlərin işə salındığını idarə etməkdə mühüm rol oynayan kompleks, qlobulyar quruluşu tədricən bərpa etdiyi düşünülürdü .

Lakin MIT-nin yeni araşdırması göstərir ki, əslində bu mənzərə tam dəqiq deyil. Daha yüksək rezolyusiyaya malik genom xəritələmə texnikasından istifadə edərək tədqiqat qrupu tənzimləyici elementləri və genləri birləşdirən kiçik 3D halqaların hüceyrə bölünməsi və ya mitoz zamanı genomda qaldığını aşkar etdi.

Tədqiqat Nature Structural & Molecular Biology jurnalında dərc olunub .

MIT-də biologiya mühəndisliyi üzrə dosenti Anders Sejr Hansen deyir: “Bu tədqiqat həqiqətən mitoz haqqında necə düşünməli olduğumuzu aydınlaşdırmağa kömək edir. Əvvəllər mitoz transkripsiyası və gen fəaliyyəti ilə əlaqəli heç bir quruluşu olmayan boş bir şifer kimi düşünülürdü. Və biz indi bunun tamamilə belə olmadığını bilirik” deyir. “Bizim gördüyümüz odur ki, hər zaman struktur var. O, heç vaxt getmir.”

Tədqiqatçılar həmçinin kəşf etdilər ki, bu tənzimləyici döngələr xromosomlar hüceyrə bölünməsinə hazırlıq zamanı daha yığcamlaşdıqda güclənir. Bu sıxılma genetik tənzimləyici elementləri bir-birinə yaxınlaşdırır və onları bir-birinə yapışdırmağa təşviq edir. Bu, hüceyrələrə bir hüceyrə dövrəsində mövcud olan qarşılıqlı əlaqələri “xatırlamağa” və onu növbəti birinə keçirməyə kömək edə bilər.

“Tapıntılar genomun strukturunu genlərin necə açılıb-söndürüldüyünü idarə etmək funksiyası ilə əlaqələndirməyə kömək edir, bu, onilliklər ərzində bu sahədə böyük problem olub”, – Ph.D Viraat Goel deyir. ’25, tədqiqatın aparıcı müəllifi.

MİT-in Tibb Mühəndisliyi və Elmləri İnstitutunun tədqiqatçısı Hansen və Edvard Baniqan məqalənin baş müəllifləridir. MİT-in Tibb Mühəndisliyi və Elmləri İnstitutunun və Fizika Departamentinin professoru Leonid Mirny və Pensilvaniya Universitetinin Perelman Tibb Məktəbinin professoru Gerd Blobel də tədqiqatın müəllifləridir.

Təəccüblü bir tapıntı

Son 20 il ərzində elm adamları hüceyrə nüvəsinin içərisində DNT-nin özünü 3D halqalar şəklində təşkil etdiyini kəşf etdilər. Bir çox döngə genlər və bir-birindən milyonlarla baza cütü uzaqda ola bilən tənzimləyici bölgələr arasında qarşılıqlı əlaqə yaratsa da, digərləri xromosomları yığcamlaşdırmaq üçün hüceyrə bölünməsi zamanı əmələ gəlir.

Bu 3D strukturların xəritələşdirilməsinin çox hissəsi əvvəlcə MIT tədqiqatçılarının daxil olduğu və Massaçusets Universiteti Çan Tibb Məktəbində Job Dekkerin rəhbərlik etdiyi bir qrup tərəfindən hazırlanmış Hi-C adlı texnikadan istifadə etməklə həyata keçirilib.

Hi-C-ni yerinə yetirmək üçün tədqiqatçılar genomu çoxlu kiçik parçalara ayırmaq və hüceyrənin nüvəsindəki 3D məkanda bir-birinə yaxın olan parçaları biokimyəvi cəhətdən əlaqələndirmək üçün fermentlərdən istifadə edirlər. Daha sonra ardıcıllıqla qarşılıqlı əlaqədə olan hissələrin şəxsiyyətlərini müəyyənləşdirirlər.

Bununla belə, bu texnika genlər və gücləndiricilər kimi tənzimləyici elementlər arasında bütün xüsusi qarşılıqlı əlaqəni seçmək üçün kifayət qədər yüksək qətnaməyə malik deyil. Gücləndiricilər, genin promotoruna – transkripsiyanın başladığı yerə bağlanaraq genin transkripsiyasını aktivləşdirməyə kömək edə bilən qısa DNT ardıcıllığıdır.

2023-cü ildə Hansen və başqaları 3D genom strukturlarını əvvəllər mümkün olandan 100-1000 dəfə daha yüksək ayırdetmə qabiliyyəti ilə təhlil etməyə imkan verən yeni texnika inkişaf etdirdilər.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Region-Capture Micro-C (RC-MC) kimi tanınan bu texnika genomu oxşar ölçüdə kiçik parçalara ayıran fərqli bir fermentdən istifadə edir. O, həmçinin genomun daha kiçik bir seqmentinə diqqət yetirərək, hədəflənmiş genom bölgəsinin yüksək keyfiyyətli 3D xəritələşdirilməsinə imkan verir.

Tədqiqatçılar bu texnikadan istifadə edərək, daha əvvəl görülməmiş yeni növ genom quruluşunu müəyyən edə bildilər və bunu “mikro bölmələr” adlandırdılar. Bunlar bir-birinə yaxın yerləşmiş gücləndiricilər və promotorlar bir-birinə yapışdıqda əmələ gələn yüksək dərəcədə əlaqəli kiçik döngələrdir.

Həmin məqalədə aparılan təcrübələr bu döngələrin digər genom strukturlarını meydana gətirən eyni mexanizmlər tərəfindən əmələ gəlmədiyini ortaya qoydu, lakin tədqiqatçılar onların necə əmələ gəldiyini dəqiq müəyyənləşdirə bilmədilər. Bu suala cavab vermək ümidi ilə komanda hüceyrə bölünməsi zamanı hüceyrələri öyrənməyə başladı.

Mitoz zamanı xromosomlar daha yığcam olurlar ki, onlar çoxalda, çeşidlənərək və iki qız hüceyrə arasında bölünə bilsinlər . Bu baş verdikdə, A/B bölmələri və topoloji assosiasiya edən domenlər (TAD) adlanan daha böyük genom strukturları tamamilə yox olur.

Tədqiqatçılar kəşf etdikləri mikrobölmələrin də mitoz zamanı yox olacağına inanırdılar. Hüceyrələri bütün hüceyrə bölünməsi prosesi ilə izləyərək, mitoz tamamlandıqdan sonra mikrobölmələrin necə göründüyünü öyrənməyə ümid edirdilər.

“Mitoz zamanı, demək olar ki, bütün gen transkripsiyasının bağlandığı düşünülürdü. Və məqaləmizdən əvvəl də gen tənzimlənməsi ilə əlaqəli bütün 3D quruluşun itirildiyi və sıxılma ilə əvəz edildiyi düşünülürdü. Bu, hər hüceyrə dövrünün tam sıfırlanmasıdır” Hansen deyir.

Bununla belə, tədqiqatçılar təəccüblə gördülər ki, mikrokompartmentlər hələ də mitoz zamanı görünə bilər və əslində hüceyrə hüceyrə bölünməsindən keçdikcə daha qabarıq olur.

Hansen deyir: “Biz bu araşdırmaya daxil olduq, yaxşı, dəqiq bildiyimiz bir şey budur ki, mitozda heç bir tənzimləyici quruluş yoxdur və sonra təsadüfən mitozda quruluş tapdıq”.

Tədqiqatçılar öz texnikalarından istifadə edərək, A/B bölmələri və TAD kimi daha böyük strukturların əvvəllər də göründüyü kimi mitoz zamanı yox olduğunu təsdiqlədilər.

“Bu tədqiqat RC-MC analizinin görünməmiş genomik rezolyusiyasından istifadə edərək keçmişdə ənənəvi 3C-əsaslı analizlərdən istifadə edərək mitotik xromatin təşkilinin yeni və təəccüblü aspektlərini aşkara çıxarır. Müəlliflər göstərir ki, TAD-ların yaxşı təsvir edilmiş dramatik itkisinin əksinə olaraq, miqyaslı miqyaslı hissələrə bölünür. aktiv tənzimləyici elementlər arasında qarşılıqlı əlaqə saxlanılır və ya hətta müvəqqəti olaraq gücləndirilir,” tədqiqatda iştirak etməyən Weill Cornell Medicine-nin tibbdə molekulyar biologiya üzrə dosenti Effie Apostolou deyir.

Transkripsiyada sıçrayış

Tədqiqatçıların fikrincə, tapıntılar, adətən mitozun sonuna yaxın baş verən gen transkripsiyasındakı sıçrayış üçün izahat verə bilər. 1960-cı illərdən bəri, transkripsiyanın mitoz zamanı tamamilə dayandığı düşünülürdü, lakin 2016 və 2017-ci illərdə bir neçə araşdırma hüceyrələrdə qısa bir transkripsiya sıçrayışına məruz qaldığını göstərdi və bu, hüceyrə bölünməni başa çatdırana qədər sürətlə bastırılır.

MIT komandası yeni araşdırmalarında mitoz zamanı hüceyrə bölünməsi zamanı sünbül verən genlərin yaxınlığında mikrokompartmanların tapılma ehtimalının daha çox olduğunu aşkar etdi . Onlar həmçinin aşkar etdilər ki, bu döngələr mitoz zamanı meydana gələn genomun sıxılması nəticəsində əmələ gəlir. Bu sıxılma gücləndiriciləri və promotorları bir-birinə yaxınlaşdıraraq, onların mikro bölmələr yaratmaq üçün bir-birinə yapışmasına imkan verir.

Yarandıqdan sonra mikrobölmələri təşkil edən döngələr təsadüfən gen transkripsiyasını aktivləşdirə bilər və sonra hüceyrə tərəfindən bağlanır. Hüceyrə bölünməyi bitirərək G1 kimi tanınan bir vəziyyətə daxil olduqda, bu kiçik döngələrin çoxu zəifləyir və ya yox olur.

Hansen deyir: “Demək olar ki, mitozda bu transkripsiya sıçrayışı, mitoz zamanı mikrobölmələrin əmələ gəlməsi üçün unikal əlverişli mühitin yaradılması nəticəsində yaranan arzuolunmaz bir qəzadır”. “Sonra, hüceyrə G1-ə daxil olanda bu döngələrin bir çoxunu tez budanır və süzür.”

Xromosomların sıxılması hüceyrənin ölçüsü və formasından da təsirlənə bildiyi üçün tədqiqatçılar indi bu xüsusiyyətlərdəki dəyişikliklərin genomun strukturuna və öz növbəsində gen tənzimlənməsinə necə təsir etdiyini araşdırırlar.

Hansen deyir: “Hüceyrələrin forma və ölçülərini dəyişdiyi bəzi təbii bioloji parametrlər və əvvəllər izahı olmayan bəzi 3D genom dəyişikliklərini izah edə biləcəyimiz barədə düşünürük”.

“Başqa bir əsas sual, gen ifadəsinin sədaqətini təmin etmək üçün hüceyrənin saxlanması üçün hansı mikro bölmələri və G1-ə daxil olduqda çıxarılmalı olan mikro bölmələri necə seçir?”

Daha çox məlumat: Mitozdan G1-ə keçiddə mikrokompartment formalaşmasının dinamikası, Təbiət Struktur və Molekulyar Biologiya (2025). DOI: 10.1038/s41594-025-01687-2

Jurnal məlumatı: Təbiət Struktur və Molekulyar Biologiya , Təbiət Struktur və Molekulyar Biologiya

Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir

Bu hekayə MIT News ( web.mit.edu/newsoffice/ ), MİT tədqiqatı, innovasiya və tədrisi haqqında xəbərləri əhatə edən məşhur saytın izni ilə yenidən nəşr edilmişdir .

Daha çox araşdırın

Tədqiqatçılar genomun qatlanması üçün sadə qaydaları müəyyən edirlər

Redaktorlara rəy

25 dəqiqə əvvəl Təəccüblü bakteriya kəşfi Havay adalarının yeraltı sularını okeanla əlaqələndirir14 saat əvvəl Yarasaların beyni ay və ulduzlardan asılı olmayan qlobal sinir kompası aşkar edir14 saat əvvəl Həddindən artıq qızan yarasa qutuları istilik dalğaları zamanı yarasaları ölüm təhlükəsi ilə üz-üzə qoyur14 saat əvvəl Əsrlər boyu gizlədilən: Arxeoloqlar qədim Roma su hövzəsini tapıblar15 saat əvvəl Peptid mühəndisliyini təkmilləşdirmək üçün kəmənd peptidlərinin dilini öyrənmək15 saat əvvəl Köhnə məktəb materialı kvant hesablamalarını gücləndirə və məlumat mərkəzinin enerji istifadəsini azalda bilər15 saat əvvəl Kvant radio antenası həssas, tam optik siqnalın aşkarlanması üçün Rydberg vəziyyətlərindən istifadə edir15 saat əvvəl Flüoresan molekulların yeni ailəsi suda parıldayaraq hüceyrələrin vizuallaşdırılmasını artırır15 saat əvvəl Arktika dəniz buzunun təhlükələrinin radar, seysmik üsullar və fiber-optik zondlama ilə dekodlanması16 saat əvvəl

Download QRPrint QR

BE	ÇA	Ç	CA	C	Ş	B
		1	2	3	4	5
6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19
20	21	22	23	24	25	26
27	28	29	30	31

Webb tərəfindən aparılan müşahidələr...

Kvant şəbəkələri qaranlıq maddə...

Sensor lazerlə dəyişdirilmiş mantardan...

Yeni araşdırma göstərir ki,...

Tədqiqatlar göstərir ki, insanlar...

Yeni monoklonal antikor erkən...