UAB professoru Joan-Ramon Dabanın məqaləsi xromosomların struktur modellərində tez-tez diqqətdən kənarda qalan DNT qablaşdırması ilə bağlı fiziki problemləri dərindən təhlil edir.

Small Structures jurnalında dərc olunan araşdırma göstərir ki, UAB-də aparılan əvvəlki eksperimental tədqiqatlar nəticəsində təklif edilən DNT-nin multilaminar təşkili xromosomların struktur və funksional xassələri ilə tam uyğundur.

Bu təşkilat, DNT cüt spiralını qatlayan təkrarlanan bloklar olan nukleosomlar arasında zəif qarşılıqlı əlaqə ilə izah edilə bilər.

Eukaryotik orqanizmlərdə çox uzun genomik DNT molekulları hüceyrə bölünməzdən əvvəl genetik məlumatı qorumaq üçün mitoz zamanı sıxılmış xromosomların mikrometrik ölçülərinə uyğunlaşmaq üçün sıx şəkildə qatlanmalıdır.

Histon zülalları təkamülün əvvəlində DNT-ni bir çox nukleosomların əmələ gətirdiyi xromatin filamentlərinə çevirmək üçün seçilmişdir. Hər bir nukleosomun (əsas hissəcik) mərkəzi hissəsi histonların oktamerinə bükülmüş DNT-nin təqribən iki növbəsi (147 əsas cüt) ilə əmələ gələn silindrik strukturdur (hündürlüyü 5,7 nanometr və diametri 11).

Xromosomlarda xromatin filamentlərinin yüksək sıxlaşmasına səbəb olan qatlama mexanizminin anlaşılması onilliklər ərzində böyük elmi problem olmuşdur.

Xromosomlarda DNT-nin təşkili üçün fiziki cəhətdən ardıcıl və real struktur modeli xromosomların müşahidə edilən struktur və funksional xassələri tərəfindən qoyulan bütün məhdudiyyətlərə uyğun olmalıdır.

O, DNT-nin yüksək konsentrasiyasına və xromosomların uzunsov silindrik formasına və xromatinin məlum öz-özünə assosiativ xüsusiyyətlərinə, həmçinin xromosom DNT-nin topoloji dolaşıqlıqdan və mexaniki qırılmadan effektiv qorunması ilə uyğun olmalıdır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1726210475&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-dna-chromosomes-weak-interactions-nucleosomes.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjguMC42NjEzLjEzOCJdLFsiTm90O0E9QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTM4Il1dLDBd&dt=1726210247994&bpp=2&bdt=116&idt=87&shv=r20240911&mjsv=m202409090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726210206%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726210206%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2583166031339&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2158&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31086863%2C95338226%2C95341664%2C95341936%2C95342458%2C31086974%2C95341671%2C95340253%2C95340255&oid=2&pvsid=4362736058595881&tmod=2134885222&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage3.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Təəssüf ki, bu məhdudiyyətlər müxtəlif eksperimental texnikalar və kompüter modelləşdirmə tədqiqatları ilə əldə edilən nəticələrdən təklif olunan müxtəlif modellərdə nəzərə alınmır.

UAB-nin Biokimya və Molekulyar Biologiya Departamentində professor Dabanın laboratoriyasında tədqiqatçılar daha əvvəl ötürücü elektron mikroskopiya , atom güc mikroskopiyası və krioelektron tomoqrafiya üsullarından istifadə etmiş və xromatinin metafaza ionunda hazırlanmış xromosomlardan əmələ gəldiyini müşahidə etmişlər. şəraitdə hər təbəqənin mononükleosom təbəqəsinə uyğun qalınlığa malik olduğu planar çoxlaylı plitələr əmələ gəlir.

Bu nəticələrə əsaslanaraq, UAB tədqiqatçıları xromosomların xromatin filamentinin xromosomun oxu boyunca çoxlu üst-üstə yığılmış təbəqələrdən əmələ gələn müntəzəm nümunəyə uyğun olaraq bükülməsini təklif edirlər. Bu çoxlaylı model yuxarıda nəzərdən keçirilən bütün struktur məhdudiyyətlərə uyğundur.

Bundan əlavə, o, sitogenetik analizlərdə müşahidə edilən xromosom zolaqlarının və translokasiyaların həndəsəsini əsaslandırır və gen ifadəsinə nəzarət, həmçinin DNT-nin replikasiyası, təmiri və qız hüceyrələrinə seqreqasiyası üçün mümkün fiziki mexanizmlərə uyğundur.

Xromosomlar öz-özünə təşkil olunmuş maye kristallar hesab edilə bilər

Nukleosomlar ikiqat spiral DNT-nin monoton xətti strukturunda təqdim olunan təkrarlanan tikinti bloklarıdır. Müxtəlif laboratoriyalarda təcrid olunmuş nukleosom nüvə hissəciklərinin böyük sütunlu strukturlar əmələ gətirərək, üz-üzə qarşılıqlı təsir göstərməyə yüksək meyl göstərdiyi nümayiş etdirilmişdir .

Güman ki, yumşaq maddə sistemlərinin xüsusiyyətlərinə görə, nukleosomlar və istilik enerjisi arasındakı bu zəif anizotropik qarşılıqlı əlaqə bu sütunlu strukturların meydana gəlməsinə cavabdeh ola bilər.

Çox qatlı xromosom modelində nukleosomlar arasında təkrarlanan zəif qarşılıqlı təsir çoxlu xromatin təbəqələrinin yığılmasına səbəb olur. Nanomiqyasda bu aşağı enerjili qarşılıqlı təsirlər tək DNT molekulunun kovalent onurğası ilə daxilən çarpaz bağlanmış lamelli maye kristallar sayıla bilən bütöv xromosomların öz-özünə təşkilinə haqq qazandırır.

Dəqiq müəyyən edilmiş üçölçülü nümunələrin kortəbii formalaşması müxtəlif bioloji və sintetik təkrarlanan tikinti bloklarından öz-özünə yığılmış müxtəlif ölçülü çoxlu təsir edici strukturları əldə edən nanoelm və nanotexnologiyada aparılan müasir tədqiqatlarla uzlaşır.

Professor Daban hesab edir ki, molekulyar biologiya müxtəlif biomolekulyar strukturların öz-özünə yığılmasını kəşf edib, lakin hazırda yumşaq maddə sistemlərinin öz-özünə təşkili üzrə tədqiqatlar əsasən nanotexnologiyalar sahəsində inkişaf etdirilir.

Daha çox məlumat: Joan-Ramon Daban, Mikrometr ölçülü xromosomlarda DNT təşkilatının modellərinin çox qatlı struktura üstünlük verən xromatinin nanoxassələr perspektivindən yenidən düşünülməsi, kiçik strukturlar (2024). DOI: 10.1002/sstr.202400203

Barselona Muxtar Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir