Новое исследование показывает, что, хотя гетерохроматин плотно упакован, он, возможно, менее плотный, чем считалось ранее. Состоящий из нуклеосом — пучков ДНК и белка в форме рулона — гетерохроматин связан с помощью липучки, которая называется «Гетерохроматиновый белок 1 (HP1)». Эта фундаментальная особенность позволяет организму «заблокировать» гены, чтобы они не могли быть расшифрованы.«Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, основывается на этих принципах», — сказал Матиас Вольф, один из ведущих авторов статьи и руководитель отдела молекулярной криоэлектронной микроскопии в Окинавском институте науки и технологий Высшего университета (OIST).
«Эта работа является примером очень плодотворного сотрудничества, которое было бы невозможно ни одной из исследовательских групп в одиночку», — сказал Хитоши Курумидзака, ведущий автор исследования в Университете Васэда. Там, вместе с Шиничи Мачидой, доцентом Васэда и соавтором статьи, исследователи успешно очистили гетерохроматин in vitro. Исследователи из OIST визуализировали эти образцы в стеклообразном аморфном льду, который содержит сотни кусочков гетерохроматина, под криоэлектронным микроскопом.Используя компьютерный алгоритм для классификации отдельных частиц по типу, ученые «вырезали» частицы, обращенные в одном направлении.
Затем они сложили эти цифровые вырезки друг на друга, объединив сотни изображений, чтобы создать более четкое изображение. Вольф продемонстрировал концепцию, положив руки друг на друга.«Если все подходит идеально, то большие пальцы и все пальцы совпадают, — сказал он, — и вы получите более высокое разрешение».
На основе этих изображений Вольф и его коллеги создали трехмерные реконструкции гетерохроматина. «Из-за гибкости структуры было трудно получить точное представление о ее форме», — сказал Йошимаса Такидзава, руководитель группы и соавтор статьи. Такидзава собрал сотни тысяч изображений отдельных частиц, чтобы получить лучшее разрешение.
«Мы были удивлены тем, как это выглядело, — сказал он о форме гетерохроматина, — но это могло согласовываться с другими функциями, такими как связывание других белков с экспонированной ДНК».В будущем исследователи надеются использовать свои знания для понимания структур более высокого порядка, таких как целые цепочки нуклеосом.