Od chvíle, kdy byly objeveny elementární struktury lidského těla – buňky – se studium jejich stavby a funkcí nezastavilo. Přestože o různých typech lidských buněk je již známo mnoho, nejzáhadnější věcí na nich je jádro a chromozomy, které obsahuje. Právě v nich jsou zakódovány všechny informace týkající se práce buněk a tkání, celého fungování těla jako celku. Nový objev chromozomální funkce může vrhnout světlo na lidské zdraví a nemoci.
Co je nového?
Vědci odhalili klíčové mechanismy a strukturální detaily základního biologického procesu – jak se buněčné jádro a jeho chromozomální materiál po buněčném dělení přeskupují. Nové výsledky ve struktuře a fungování chromozomů mohou poskytnout důležité informace o lidském zdraví a nemocech.Když se buňka rozdělí na dvě dceřiné buňky, téměř všechny geny jsou dočasně vypnuty a složité struktury v chromozomech jsou zničeny. Po rozdělení dceřiné buňky přesně obnoví složité struktury v každém buněčném jádru a zanechají identické kopie rodičovských genů.
V nedávné studii publikované v Nature vědci popisují biologické struktury a dynamické síly, které řídí reorganizaci chromozomů po buněčném dělení. Navzdory zásadní důležitosti buněčného cyklu, ve kterém buňky rostou a dělí se, jen málo vědců dříve prozkoumalo mechanismy opravy jaderných struktur po dělení.
V biologii je otázka, jak přesně jsou geny organizovány v jádře, dlouho otevřenou otázkou. Všechny báze DNA v genomu jedné buňky, pokud jsou rozloženy v přímce, přesahují dva metry. Tento materiál je však zabalen do malého prostoru uvnitř každého buněčného jádra. Balení proto musí být naprosto správné.
Vědci pomocí výkonných počítačů zkoumali trojrozměrné vzory obalů DNA a každý z nich zmapovali. Tyto mapy také umožnily vědcům měřit interakce mezi jednotlivými fragmenty DNA v různých časových okamžicích buněčného cyklu. Celkově našli asi 2 miliardy interakcí během a po dělení, kdy se dceřiná jádra v buňkách plně zotavila. Během studie byly také identifikovány některé struktury, které pomáhají správně slepit geny v požadované sekvenci. Získané výsledky popisují dynamickou hierarchickou sekvenční strukturu, pomocí které se chromozomy po rozdělení opravují.
Čtení, transformace informace zakódované v DNA a její přenos při buněčném dělení jsou dočasně zastaveny, ale následně aktivovány v dceřiných buňkách. Protože genové mutace, které narušují normální strukturu chromozomů a genů, mohou hrát klíčovou roli při onemocnění, lepší pochopení procesu dělení má potenciální klinické důsledky. Možná se vědci na základě nových poznatků naučí, jak opravit defekty v genech a odstranit tak závažná onemocnění.
Přečtěte si také náš materiál o chromozomálních a genových onemocněních.