Izvor fotografije: greekreporter.com
T im istraživača izradio je jednu od najdetaljnijih trodimenzionalnih mapa ljudskih hromozoma do sada, evidentirajući više od 140.000 DNK petljastih interakcija koje otkrivaju način na koji je genetski materijal savijen i organizovan unutar ćelijskog jedra.
Rezultati, objavljeni u časopisu Nature, predstavljaju značajan iskorak za projekat 4D Nucleome, inicijativu posvećenu razumijevanju trodimenzionalne organizacije hromozoma i načina na koji se ona mijenja tokom vremena.
Mapiranjem ovih složenih struktura, naučnici nastoje da bolje razumiju kako genetske varijacije, uključujući one povezane sa bolestima, mijenjaju strukturu i funkciju genoma. Istraživanje je bilo usmjereno na mapiranje trodimenzionalne DNK u ljudskim embrionalnim matičnim ćelijama.
Suprotno statičnim prikazima u obliku slova X, kakvi se često nalaze u udžbenicima biologije, hromozomi su dinamične, nitaste strukture koje se savijaju u precizne trodimenzionalne oblike. Ovo savijanje nije samo strukturne prirode; raspored i pozicioniranje ovih formi imaju ključnu ulogu u održavanju ćelijskih funkcija, regulaciji ekspresije gena i omogućavanju replikacije DNK.
Kako bi mapirali ovu arhitekturu, istraživački tim se fokusirao na dvije vrste ljudskih ćelija: H1 embrionalne matične ćelije i imortalizovane fibroblaste prepucijuma. Korišćenjem višestepenog pristupa koji je uključivao različite genomske analize, identifikovano je 141.365 regulatornih petljastih interakcija u matičnim ćelijama i 146.140 u fibroblastima. Ove strukture, poznate kao hromatinske petlje, predstavljaju osnovu organizacije genoma u trodimenzionalnom prostoru. Dovođenjem udaljenih djelova DNK u međusobni kontakt, petlje omogućavaju interakcije neophodne za uključivanje ili isključivanje gena, što je nivo složenosti koji originalni Projekat ljudskog genoma, fokusiran na sekvencu DNK, ali ne i na njenu prostornu organizaciju, nije mogao u potpunosti da objasni.
Istraživači su koristili IGM za izradu modela pojedinačnih ćelija
U studiji je korišćena platforma za integrativno modelovanje genoma, poznata kao IGM, koja je objedinjavala podatke iz laboratorijskih ispitivanja kako bi se generisalo 1.000 različitih trodimenzionalnih modela genoma na nivou pojedinačnih ćelija.
Posebno je značajno to što je tim predstavio i računarske “deep learning” metode, koje omogućavaju predviđanje savijanja genoma isključivo na osnovu DNK sekvence. Ovakav pristup omogućava istraživačima da kreiraju modele pojedinačnih ćelija koji vizuelizuju način na koji geni stupaju u interakciju sa udaljenim regulatornim elementima u trodimenzionalnom prostoru. Autori ističu da bi ovi modeli mogli da otkriju specifične DNK sekvence koje usmjeravaju savijanje genoma. Dalja istraživanja u ovom pravcu mogla bi kliničarima da pruže ključne uvide u to kako pojedini genetski poremećaji mijenjaju fizički pejzaž ćelijskog jedra.
Izvor: greekreporter.com
