Dešifrirana trodimenzionalna struktura ljudskih gena
Naučnici su uspjeli dešifrirati 3D strukturu gena čovjeka i došli do dva nevjerovatna saznanja o genijalnosti prirode u osmišljavanju inteligentnih rješenja za pohranu informacija.
Istraživanje objavljeno početkom oktobra u časopisu Science opisuje novu tehnologiju Hi-C i njenu upotrebu u odgovaranju na pitanje kako svaka naša pojedinačna stanica pohranjuje oko tri milijarde parova baza DNK, pritom omogućavajući pristup fukncionalno ključnim segmentima ove molekule onda kada je to potrebno.
“Već dugo znamo da je, na mikrorazini, DNK dvostruka spirala. No ako se ona ne bi svijala dalje od te razine, gen bi u svakoj stanici bio dug oko dva metra. Znanstvenici dosad nisu najbolje razumjeli kako se dvostruka spirala izvija i paše u jezgru ljudske stanice, koja u promjeru iznosi samo oko stotinu milimetra. Novim smo pristupom uspjeli dobiti nova saznanja o ovom važnom pitanju”, izjavio je Erez Lieberman-Aiden, jedan od autora studije sa Univerziteta Harvard iz SAD-a.
Istraživanjem su dokazane dvije zapanjujuće činjenice. Prvo, ljudski je gen organizovan u dva zasebna odjeljka, čime se odvajaju aktivni geni i čine dostupnima za proteinsku obradu i obradu drugih regulatora, a trenutno neiskorišteni dijelovi DNK drže se u gušće pakiranom odjeljku. Kromosomi se pritom neprestano izvijaju i pomiču unutar i izvan ovih odjeljaka, prateći promjene njihove DNK između aktivnog i neaktivnog stanja.
Drugo, gen usvaja neobičnu organizaciju u matematici poznatu kao “fraktalnu”. Specifična novootkrivena arhitektura nazvana “fraktalnim globulom” (engl. fractal globule) omogućava stanici pakiranje DNK do nevjerojatnih razmjera (gustoća informacija je za milione milijarda puta veća od one na računalnom čipu), istovremeno izbjegavajući stvaranje petlji i čvorova koji bi se mogli uplitati u staničnu sposobnost čitanja gena, genske represije i stanične replikacije.
“Otkrili smo da je priroda osmislila nevjerojatno elegantno rješenje za pohranu informacija – supergustu strukturu koja se ne zapetljava”, izjavio je Eric Lander, jedan od autora studije.
Teorija arhitekture fraktalnih globula, iako predložena još prije 20 godina, nikad nije dokazana. Ključnom za njezino dokazivanje pokazala se Hi-C tehnika, koja omogućava analizu bliskih gena. Znanstvenici su tokom experimenta koristili formaldehid kako bi povezali DNK lance koji su međusobno blizu unutar jezgre stanice. Potom su odredili identitet susjednih segmenata cjepanjem DNK u mnogo malih segmenata, povezujući novonastale segmente u petlje i izvodeći paralelno DNK sekvenciranje svih dobivenih segmenata.
“Cjepajući gen u milion komadića stvorili smo prostornu kartu koja prikazuje koliko su blizu različiti dijelovi jedan drugome. Stvorili smo fantastičnu 3D slagalicu koju smo, uz pomoć računala, uspjeli i složiti”, pohvalio se Nynke van Berkum, jedan od autora studije.
Izvor: ESN
Obrada: IslamBosna