Если взять ДНК из всех хромосом всего одной нашей клетки и вытянуть на полную длину, она составит целых два метра. Но диаметр клеточного ядра, в котором она уложена, — всего несколько микрометров. Следовательно, в ядре ДНК должна быть многократно свернута в пространстве.
Долгое время на основе экспериментов в пробирке, в которых собирали хроматиновые структуры из очищенной ДНК и очищенных гистонов, считалось, что ДНК, намотанная на нуклеосомы, упакована в фибриллу диаметром 30 нм (рис. 6). Однако недавно эксперименты по 3D электронной микроскопии на клетках (их удалось сделать благодаря специальной окраске ДНК) показали, что такой фибриллы нет, зато есть изогнутые цепи диаметром от 5 до 24 нм.
Также еще до развития специальных методов для изучения пространственной укладки ДНК проводились эксперименты, показывающие, что ДНК в ядре организована в огромные петли. Эти петли можно было заметить с помощью электронной микроскопии после обработки ядер очень высоко концентрированной солью. Они были прикреплены к белковой основе ядра, оставшейся после того, как из ядра под действием соли уплыло много белков хроматина.
Много новых открытий пришло с развитием методов Hi-C и Micro-C, о которых мы расскажем в последней главе этой статьи. Во-первых, выяснилось, что участки ДНК сворачиваются в небольшие глобулы (что-то наподобие шариков из скомканных нитей), которые, в свою очередь, сворачиваются в глобулы всё большего и большего размера. Глобулы из последовательностей ДНК размером от 100 тысяч до 1,5 миллионов нуклеотидных остатков получили название топологически ассоциированных доменов (ТАДов). Во-вторых, многие участки ДНК выпетливаются. Как соотносятся петли и глобулы? Похоже, что основания части петель совпадают с основанием глобул! То есть сначала формируются петли, которые иногда «комкаются» в глобулы. Внутри больших петель могут быть петли поменьше. Правда, у плодовой мушки дрозофилы наличие петли зафиксировать на границе ТАДов пока не удалось, только внутри.
Интересно, что есть как глобулы с активными генами, так и глобулы, в которых гены замалчиваются. И всё вещество хромосом, весь хроматин, можно разделить на два компартмента — А и B, которые отличаются друг от друга тем, как часто контактируют в них участки ДНК. В B побольше, в A поменьше.
Узнать больше о хроматине и эпигенетика вы можете тут: https://biomolecula.ru/articles/molekuly-i-epigenom
