Autorami rewelacji są naukowcy z Salk Institute w La Jolla, University of California, San Diego i National Center for Microscopy and Imaging Research w San Diego (USA), a opisująca badanie praca ukazała się w prestiżowym „Science”.
Aby zrozumieć naturę i wagę odkrycia, trzeba pamiętać, że po rozwinięciu cząsteczka ludzkiego DNA miałaby długość ponad dwóch metrów. Aby więc mogła się zmieścić w komórce, musi zostać wyjątkowo gęsto upakowana. Kompresja ta wpływa także na to, w jakim stopniu różne geny są wykorzystywane, czyli mówi np. jednej komórce, że ma tworzyć część oka, a innej, że należy np. do tkanki mięśniowej.
Naukowcy tłumaczą, że na podstawie wcześniejszych badań uważano, że DNA nawija się na przypominające szpulki białkowe struktury tworząc coś w rodzaju „łańcuszka koralików” o średnicy 11 nanometrów (nanometr - nm - to jedna miliardowa metra). On z kolei zwija się w coraz grubsze włókna o średnicach 30, 120, 320 nm i większych. Najgęściej upakowane staje się DNA przy podziałach komórek - tworzy wtedy chromosomy.
Jak jednak wyjaśniają badacze, ten model powstał na podstawie eksperymentów prowadzonych z DNA poza komórką, dodatkowo wymagających agresywnych procesów, które mogły zaburzać jego strukturę.
Autorzy nowej pracy postawili sobie za cel właśnie wgląd w strukturę DNA wewnątrz komórek. Udało im się to dzięki znalezieniu cząsteczki, która łączy się z DNA i pozwala na prowadzenie zaawansowanych trójwymiarowych obserwacji z użyciem mikroskopu elektronowego.
- wyjaśnia kierująca zespołem z Salk Institute, prof. Clodagh O'Shea.
Oczom badaczy ukazał się obraz sprzeczny z wieloletnimi założeniami. Eksperyment pokazał, że utworzony przez DNA i białka „łańcuszek koralików” zamiast dalszego wielorzędowego zwijania, układa się w częściowo elastyczny łańcuch o średnicy od 5 do 24 nm, który zgina się i zakręca. W ten sposób tworzy różne konfiguracje, aby osiągnąć potrzebny w danym miejscu stopień upakowania.
Wizualizacja wskazuje też, jak DNA steruje komórką. Badacze opisują, że np. enzym polimeraza, kopiujący DNA w czasie podziałów komórek, podobnie do lecącego nad ziemią samolotu może przemieszczać się przez tworzone przez chromatynę „kaniony”, aby móc trafić we właściwe, udostępnione jej miejsce.
- tak wyniki skomentował dr Roderic I. Pettigrew, dyrektor National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB), które udostępniło grant na badanie.
Odkrycie może mieć niebagatelne praktyczne zastosowania – twierdzą naukowcy. Według nich może np. zostać wykorzystane do rozwoju nowych podejść diagnostyki i leczenia różnych chorób, w tym nowotworów.
Naukowcy myślą już o dalszym rozwinięciu swojej metody. Chcą teraz opracować cząsteczki, które pozwolą na obserwacje działania białek, które aktywują, bądź dezaktywują poszczególne geny.
