У різних організмів хромосоми в ядрі можуть або тісно взаємодіяти, або ж, навпаки, майже не контактувати один з одним.
Якщо всі наші хромосоми витягнуть в одну лінію, то її довжина вийде трохи більше двох метрів. Однак ці два метри якось упаковані в мікроскопічне клітинне ядро. Власне, зараз ми вже досить багато знаємо про те, як саме: хромосомна ДНК пов'язана з безліччю білків, на які вона намотується, як на котушку, так що виходить щось на зразок намистин на нитці; потім ці намистини взаємодіють певним чином, допомагаючи ще сильніше компактизувати величезну ДНК. Є інші білки, які створюють в нитці ДНК петлі, а петлі, в свою чергу, утворюють клубки, і т. д. Так хромосома ужимається до мікророзмірів, і її можна впихнути в клітинне ядро.
Але в ядрі у нас кілька хромосом. Чи взаємодіють вони між собою, і як саме вони взаємодіють? Ми вже якось писали, як за сучасними уявленнями виглядає укладання хромосом в ядрі клітини людини. Хромосоми в ньому займають неперекриваючі області, які називаються хромосомними територіями. Кожна хромосома виглядає як клубок, який неохоче контактує з іншими такими ж клубками.
Однак це лише один варіант укладання хромосом. Кілька десятків дослідників з різних наукових центрів по всьому світу опублікували недавно в Science статтю про те, що у тварин, рослин і грибів різні хромосоми можуть бути тісно пов'язані один з одним. Автори роботи проаналізували укладання хромосом у двадцяти чотирьох видів живих організмів, шукаючи за допомогою витончених молекулярних методів точки взаємодії між хромосомами.
Виявилося, що хромосоми бувають з'єднані кінцями. Як відомо, кінцеві ділянки хромосом називаються теломерами (вони не кодують жодні білки, але водночас теломери вкрай важливі - від них залежить, скільки разів клітина може поділитися). І ось теломірні ділянки різних хромосом можуть злипнутися один з одним, як, наприклад, у арахісу. Інший варіант - з'єднання різних хромосом в області центромер. Це ще одна некодуюча область ДНК, яка лежить, умовно кажучи, посередині хромосоми. За центромірні ділянки хапаються білки, які беруть участь у клітинному поділі: причепившись до хромосом, вони розтягують їх по дочірніх клітинах. Зліпання хромосом у центромерах можна бачити біля дрозофіл. Третій варіант - взаємодія кінців, тобто теломер, з центромерами, як у м'якої пшениці. Ну і четвертий варіант, про який ми вже говорили, це коли хромосома мало взаємодіє з іншими хромосомами, але зате сильно взаємодіє всередині самої себе: нитка ДНК разом з білками утворює нерівний, зім'ятий клубок.
Серед білків, які займаються укладанням ДНК, є так звані конденсини. Строго кажучи, це не поодинокі білкові молекули, але великі комплекси, які витрачають енергію на те, щоб правильно упакувати ДНК в ядрі; особливо велику роль конденсини відіграють під час клітинного ділення. Дослідники показали, що тип укладання хромосом часто залежить від того, працює або не працює конденсиновий комплекс, який називається конденсин II. Наприклад, якщо його відключити в людських клітинах, то наші хромосоми будуть виглядати не як окремі клубки, а так, як вони виглядають у дрозофіл, у яких хромосоми взаємодіють своїми теломірними ділянками.
З іншого боку у багатьох організмів хромосоми стягують один з одним, незважаючи на працюючий конденсин II. Загалом, очевидно, що механізм укладання хромосом ще належить дорозшифрувати. У таких досліджень і є і серйозна практична сторона: активність генів прямо залежить від того, як упакована ДНК, в якій вони записані, якщо ж через дефекти в укладанні гени починають «проявляти активність» неправильно, підвищується ризик різних хвороб.
За матеріалами ScienceNews.