Известно, что генетическая информация живых существ закодирована в ДНК . Отдельные нити ДНК соединены с определенными белками и образуют хромосомы. Большую часть времени хромосомы в ядре присутствуют не как отдельные тела: ДНК частично раскручена и может простираться на значительные расстояния. Существует несколько гипотез, объясняющих пространственную организацию ДНК в ядре, однако все они требуют дополнительного подтверждения.
Для того чтобы определить, как расположены нити ДНК в ядре, авторы работы обрабатывали клеточные ядра формальдегидом. Это вещество способствует образованию сшивок между находящимися в непосредственной близости фрагментами ДНК. Ученые выделяли такие сшитые участки и определяли их последовательность. Зная последовательность, исследователи могли найти место этих участков на хромосомах. Используя полученные данные, специалисты построили трехмерную модель ядра. Оказалось, что внутренняя организация ядра представляет собой фрактал. Этим термином обозначают геометрическую фигуру, обладающую свойством самоподобия. Такой способ упаковки предохраняет нити ДНК от запутывания и образования узлов.
На изображениях близкие участки ДНК окрашены одним цветом.
Хорошо видно, что в равновесной глобуле (слева) части генома перепутаны
в трехмерном пространстве, а во фрактальной глобуле (справа)
с ее иерархической структурой они и в объеме расположены близко друг к другу.
Учёные сделали два основных вывода. Во-первых, геном “разбит” на два отсека: в первом хранятся активные гены, во втором более плотно изолированы “ненужные” части ДНК . Более того между двумя частями происходит постоянный обмен.
Второй вывод: геном представляет собой “фрактальную глобулу” (fractal globule). Эта структура позволяет:
-упаковать ДНК невероятно компактно: плотность информации в ядре примерно в триллионы раз выше, чем в среднестатистическом компьютерном чипе;
-избежать образования узлов или запутанных фрагментов, которые бы помешали нормальной работе ДНК ;
-быстро складываться и раскладываться геному во время активации и репрессии генов, репликации клетки.
Ранее считалось, будто ДНК упакована в виде “равновесной глобулы” (equilibrium globule). Однако это конфигурация легко образует множество узлов.
http://chaos.in.ua/en/node/224
http://www.help-patient.ru/news/2009/11/03.htm
