Активні гени випітлюються з хромосом, щоб їх послідовність можна було прочитати.
Генетична інформація записана в ДНК, але щоб вона запрацювала, її потрібно скопіювати в РНК. Копіювання ділянки ДНК в РНК називається транскрипцією, і виконують її спеціальні білки РНК-полімерази. Далі одні РНК починають працювати як самостійні молекули зі своїми функціями, а інші РНК служать шаблонами для синтезу білка.
Притому досі не цілком ясно, як відбувається транскрипція. РНК синтезується в ядрі, там, де у вигляді хромосом зберігається ДНК, і як працюють ферменти РНК-полімерази (які насправді є складним комплексом білків з різними завданнями), ми досить добре собі уявляємо. Але як просторово організована робота цих ферментів з ДНК? Одна з найбільш популярних гіпотез говорить про те, що РНК-полімерази зібрані в своєрідні транскрипційні станції в деяких ділянках ядра, ДНК ж - точніше, ділянка хромосоми з потрібним геном - якось підтягується до них, і далі ген як би протягується через РНК-синтезуючі ферменти. Виходить, що РНК-полімерази практично нерухомі.
З іншого боку, є відомий феномен, коли хромосоми стають схожі на лампові щітки: ділянки ДНК випітлюються з хромосоми так, що вона дійсно стає схожа на якийсь єршик; ці петлі містять послідовності активних генів, за якими їде безліч РНК-полімераз. Такі транскрипційні петлі добре видно в деяких особливих клітинах амфібій, птахів, комах і деяких інших тварин. Однак незрозуміло, наскільки подібний механізм взагалі поширений: наприклад, з деяких причин у хромосомах клітин ссавців побачити транскрипційні петлі досі було неможливо.
Співробітникам Мюнхенського університету це вдалося: вони вибрали кілька особливо довгих і особливо активних мишачих генів і за допомогою різних методів мікроскопії змогли буквально безпосередньо поспостерігати за їх транскрипцією. Поки ДНК неактивна, вона перебуває в компактному упакованому вигляді, але коли в гені виникає потреба, упаковка розгортається, нитка ДНК розплітається і на неї сідають ферменти-полімерази. У статті в Nature Cell Biology йдеться, що петля, яка вивільняється з хромосоми для транскрипції, в деяких випадках може тягнутися чи не через все ядро. Причому довжина петлі обумовлена не стільки фізичним розміром гена, скільки тим, наскільки він активний, тобто наскільки клітині потрібен той білок, який він кодує. Якщо ген активний не надто, деякі його ділянки можуть залишатися запакованими, вивільняючись з упаковки на короткий час - відповідно, петля буде коротшим. Якщо ж ген постійно в роботі, то він постійно розпакований майже на всю довжину.
Транскрипційні петлі досить жорсткі - тому, що на них сидять РНК-полімерази, з яких виходять нитки РНК, а на нитки РНК одночасно сідають інші білки, які виконують з нею деякі процедури, упаковують її і готуються перетягнути в інше місце. Тобто петля гена - це досить складний комплекс, в якому відбувається відразу кілька молекулярних процесів. Ймовірно, не всі гени читаються петлями, але все ж такий «петельний» спосіб, очевидно, досить широко поширений.