Открыт закон, объясняющий хаотичное движение хромосом

МОСКВА, 10 ноября. /ТАСС/. Российские и зарубежные физики открыли фундаментальный физический закон, который управляет кажущимся хаотичным движением хромосом внутри живой клетки. Его открытие объясняет то, как необычайно плотно свернутые молекулы ДНК внутри ядер клеток остаются достаточно подвижными для обеспечения работы жизненно важных клеточных процессов, сообщила пресс-служба "Сколтеха "(входит в группу ВЭБ.РФ).

"Ключ к разгадке лежит в рассмотрении не точечного, а коллективного движения целых сегментов ДНК. Оказалось, что способность гена смещаться как единое целое обратно пропорциональна числу "букв" в его нуклеотидной последовательности. Это универсальный принцип полимерных цепей, выполняющийся как в термодинамическом равновесии, так и в условиях активности клетки, и фундаментально связанный с третьим законом Ньютона", - пояснил старший преподаватель "Сколтеха" Кирилл Половников, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как объясняют ученые, геном человека и других многоклеточных животных состоит из нескольких хромосом, сверхдлинных нитей ДНК, упакованных особо плотным образом внутри ядра клетки. Несмотря на высокую плотность упаковки хромосом, напоминающих в трехмерном виде своеобразный "брикет лапши" (фрактальный клубок на языке математиков), клетка при этом сохраняет способность считывать гены и регулировать их активность.

Ученые давно интересуются тем, как геном устроен в трехмерном виде, как клетка его сворачивает и разворачивает и какие фундаментальные физические принципы управляют этим процессом. Для получения ответа на этот вопрос российские и зарубежные исследователи разработали модель, описывающую процесс движения хромосом на средних временных масштабах, и при ее помощи обнаружили, что движение их участков как длинных полимерных цепей подчиняется универсальному физическому закону.

Данный физический закон, построенный на базе нескольких простых математических принципов, объясняет то, почему короткие геномные последовательности могут вести себя подвижно на коротких временных масштабах, а также корректным образом описывает перемены разных уровней в структуре хромосом при резких изменениях условий среды, в том числе при делении клетки.

"Теперь, экспериментально отслеживая только лишь две опорные точки на участке хромосомы - например, в одном гене, можно получать информацию о его коллективной динамике и сложной трехмерной структуре гена в целом. Это не только углубляет наше понимание фундаментальных принципов организации генома, но и раскрывает универсальные законы, управляющие поведением самых разных полимерных систем в условиях, далеких от равновесия", - подытожил Половников.