Биологи из Оклахомского медицинского исследовательского фонда в США разработали новую флуоресцентную систему, позволившую вживую наблюдать за слиянием хромосом в клетках мыши. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые выяснили, что отцовские и материнские гены находят друг друга не плавно, а резкими скачками на строго определенных этапах деления клетки.
Процесс сближения хромосом во время мейоза — особого деления клеток для создания сперматозоидов и яйцеклеток — долгое время оставался загадкой, так как ученым были доступны лишь застывшие срезы тканей. Используя внедренный в ДНК светящийся маркер и микрожидкостную платформу для поддержания жизни тканей, исследователи смогли в реальном времени отслеживать точные дистанции между генами. Выяснилось, что хромосомы проходят три четких стадии: начинают с большого расстояния в 4,8 микрометра, затем останавливаются на промежуточном этапе в 1,7 микрометра и окончательно соединяются на расстоянии в 0,7 микрометра. Переход между этими состояниями происходит относительно быстро, занимая в среднем около 50 минут.
Движение от отдаленного расположения к промежуточному этапу запускается так называемыми двойными разрывами цепей ДНК и ранними этапами рекомбинации — процесса обмена генетическим материалом между родителями. Как только материнские и отцовские хромосомы сближаются, начинает формироваться синаптонемный комплекс — специальная белковая структура, которая работает как молекулярный замок, намертво сцепляющий их между собой. Если этот сложный механизм дает сбой, то хромосомы не могут правильно разойтись в дальнейшем, что неминуемо ведет к тяжелым генетическим мутациям.
Неправильное расхождение хромосом в процессе мейоза является главной причиной врожденных пороков развития и невынашивания беременности. Например, синдром Дауна возникает именно из-за того, что в половой клетке оказывается лишняя копия генетического материала. Понимание точной механики того, как хромосомы распознают свою пару и надежно сцепляются вместе, открывает новые горизонты в диагностике бесплодия и лечении наследственных заболеваний. Разработанный американскими учеными метод светящейся маркировки позволит в будущем детально изучать живое развитие тканей в организме млекопитающих.
Ранее сообщалось о новом факторе развития рака у мужчин без признаков заболевания.