Карта хромосомных контактов

Сегодня хромосомы рассматриваются как физическое воплощение генетической информации.
Фото с сайта www.nigms.nih.gov

Раньше геном воспринимался как нечто стабильное и постоянное. Это в общем-то закономерно с точки зрения здравого смысла – ведь мы видим, например, что лицо человека не меняется. Потом, с появлением современных методов геномного анализа высокого разрешения, выяснилось, что динамика генома проявляется не только в изменении активности составляющих его генов. В полной аналогии с развитием 3D-кино и телевидения ученые стали разрабатывать пространственное картирование хромосомного «наполнения» клеточных ядер.

Сегодня хромосомы рассматриваются как физическое воплощение генетической информации. Она проявляет себя в считывании с хромосом, образующих контактную карту внутренней поверхности ядер, инструкцию по распределению эпигенетических меток (marks). Последние представляют собой разного рода химическую модификацию ДНК. Их функция – включение и выключение генов. Крайним проявлением этого процесса является максимальное уплотнение хромосом при подготовке к делению. При этом в рабочем состоянии остаются только гены, отвечающие непосредственно за выстраивание носителей генов в экваториальной плоскости и последующий «развод» их к полюсам.

Между делениями хромосомы видны только в электронный микроскоп. В этом плане они похожи на людей, прячущихся в мороз по домам и выходящих на улицу в случае крайней нужды. Летом же людей на улицах много, что «роднит» их с активными генами, распускающими петли ДНК, на которых идет синтез соответствующих «команд». При образовании гамет (половых клеток) важны также контакты между ДНК отцовских и материнских хромосом, что в определенном проценте случаев приводит к обмену фрагментами – так называемому перекресту-кроссинговеру.

Пока картирование хромосомных контактов разного рода осуществлено только в случае эмбриональных клеток дрозофилы, но вскоре ожидаются подобные же карты для мыши, а там, глядишь, и для человека.

Картирование уже помогло специалистам Калифорнийского технологического института (Саltech) и университетов штата Айова и Род-Айленд визуализировать нейромодуляцию в живом мозге плодовой мухи. В качестве маркеров были взяты допамин и сахар. Известно, что при дефиците первого возникает паркинсонизм, но он также регулирует многие другие процессы. Повышение уровня допамина повышает активность нервных клеток-сенсоров, «настроенных», чувствующих изменение уровня сахара в крови. Именно активность допамина порождает ощущение голода и поведение, связанное с поисками питания.

В мозге имеется своеобразная карта нейромодуляции, как бы «наложенная» на синапсы – точки соединения нервных клеток, через которые химическим путем происходит передача электрических импульсов. Голодание мух приводило к повышению чувствительности их нервных клеток к сахару. Выделение допамина возбуждает сенсорные нейроны, клеточная оболочка-мембрана которых начинает пропускать ионы кальция в цитоплазму. Известно, что увеличение кальция ведет к возбуждению нервных клеток, в данном случае тех, которые отвечают за «фуражное» поведение мух. Исследователи, опубликовавшие свои результаты в журнале Сеll, полагают, что «сенсорные нейроны играют важную роль в контроле поведения, и эта модель может использоваться для изучения других нейромодуляторов у других модельных организмов».

Нейромодуляция может приводить к изменениям поведения не только по причине физического голодания, но и на фоне так называемой депривации – когда люди чувствуют себя «лишенцами». Недаром Остап Бендер говорил, что нет нас на этом празднике жизни…