2 min read

Вчені відкрили ще один механізм кодування інформації у ДНК

Вчені відкрили ще один механізм кодування інформації у ДНК

Вчені з Лейденського фізичного інституту довели, що механіка спіралей ДНК також визначає спадкові особливості.

Команда дослідників на чолі з Гельмутом Шисселем провела серію тестів з моделювання послідовностей ДНК. У результаті був виявлений взаємозв’язок між відтворенням ДНК та тим, як були складені спіралі.

Вперше ідентифікувати подвійну молекулярну структуру ДНК вдалось Френсісу Кріку і Джеймсу Ватсону у 1953 році. Їхня праця була відначена Нобелівською премією 1962 року. Вагомість відкриття було важко переоцінити: вперше пояснювалась особлива роль чотирьох “букв” G, A, T та C, азотистих хімічних основ у подвійній спіралі, які визначають структуру майбутньої клітини, та які протеїни вона буде виробляти. Це також визначає спадковість від батьків до дітей (або клонів? – ред): якщо у вас карі очі, це тому, що букви G, A, T та C своєю послідновністю закодували протеїни у якості будівельних блоків для ваших очей.

Колір очей кодується у ДНК
Колір очей кодується у ДНК.

Інша дивовижна особливість ДНК полягає у тому, що кожна клітина вашого тіла містить однакову послідовність “коду”, але ви все ж маєте різні органи з різними функціями та структурою.

Другий шар закодованої інформації

У середині 80-х років минулого сторіччя виникла гіпотеза про прихований шар закодованої інформації, який може бути пов’язаний з механічною структурую спіралей ДНК. Кожна жива клітина містить приблизно два метри молекул ДНК. Щоби розмістити увесь ланцюг всередині клітини, еволюція винайша особливий спосіб щільного згортання ДНК у такий собі “клубок”. Хитросплетіння впливає на те, як “букви” у ланцюгах ДНК будуть прочитані при копіюванні клітини, а також на те, які протеїни будуть вироблятися. Так у кожному органі зчитується лише частина генетичної інформації, у якій закладені функції клітин відповідного органу.

ДНК Еукаріот
ДНК Еукаріот. Джерело: Wikimedia/SU

Нове дослідження проливає світло на механічні особливості, які впливають на те, як згортаються спіралі ДНК.

Шиссель та його колеги використали комп’ютерне моделювання, щоби відтворити складання ланцюгів ДНК з різними механічними властивостями. Виявилось, що механіка дійсно впливає на те, як згортаються молекули, утворюючи так звану нуклеосому. Кореляції між механічними “ключами” та формою складання ланцюгів ДНК була виявлена на прикладі генетичного коду двох організмів — пекарських дріжджів (Saccharomyces cerevisiae) та дріжджів з симетричним розмноженням (Schizosaccharomyces pombe).

Модель нуклеосоми
Жорстка модель нуклеосоми: 28 обмежувальних вузлів позначені червоним. Джерело: Leiden Institute of Physics

Це відкриття стало значним проривом у розумінні генетичних мутацій, адже тепер окрім комбінацій G, A, T та C науковці отримали геть новий еволюційний механізм. 

Другий гравець змінює правила: інформація про функції клітин одночасно кодується як послідовністю “букв”, так і механікою. Обидва механізми забезпечують унікальну структуру пакування та доступність ДНК для відтворення. Еволюція виявилась ще розумнішою.