С помощью физики и крохотного магнита исследователи обнаружили новую структуру теломерной ДНК. Именно теломеры рассматриваются учеными, как ключ к долгой жизни. Они защищают гены от повреждений, но становятся немного короче каждый раз, когда клетка делится. Как только их длина станет критической, клетка погибает. Новое открытие поможет ученым понять принцип старения и развития болезней.
Физики и биологи работают сообща
Физика — не первая научная дисциплина, которая приходит на ум при упоминании о ДНК. Но Джон ван Ноорт из Лейденского института физики (LION) — один из ученых, обнаруживших новую структуру ДНК. Он использует методы из физики для биологических экспериментов. Это также привлекло внимание биологов из Наньянского технологического университета в Сингапуре. Они попросили доктора Ван Ноорта помочь изучить структуру ДНК теломер.
В каждой клетке нашего тела есть хромосомы, несущие гены, определяющие наши характеристики (внешность, характер, привычки). На концах этих хромосом находятся теломеры, защищающие их от повреждений. Они чем-то напоминают аксельбанты, пластиковые наконечники на конце шнурка.
Длина ДНК между теломерами составляет два метра, поэтому она должна быть свернута, чтобы поместиться в клетке. Это достигается за счет оборачивания ДНК вокруг пакетов белков. Вместе ДНК и белки называются нуклеосомами. Они организованы в нечто похожее на бусы.
Сложные структуры и прочные связи
Эта «нить бус» состоит из многих составляющих, и их связь между собой зависит от длины ДНК между нуклеосомами. Ранее ученым уже были известны две структуры, возникающие после складывания. В одной из них две соседние бусинки слипаются, а между ними висит свободная ДНК. Если отрезок ДНК между бусинами короче, соседние не успевают склеиться и формируются два пучка рядом друг с другом.
В своем исследовании Ван Ноорт и его коллеги обнаружили другую структуру теломер. Здесь нуклеосомы гораздо ближе друг к другу, поэтому между бусинами больше нет свободной ДНК. В конечном итоге это создает одну большую спираль или спираль ДНК. Новую необычную структуру нашли при использовании электронной микроскопии.
Новое поле для исследований ученых
Эксперимент проводился в лаборатории Ван Ноорта таким образом. ДНК прикреплялась одним концом ен к предметному стеклу, а с другой стороны находился микроскопический магнитный шарик. Магнитное поле словно рассекало «нить бус». Ученые в свою очередь измеряли, сколько нужно силы для этого разделения. Это дало им лучшее понимание связей между теломерами. Исследователи из Сингапура применили сверхмощный микроскоп, который дал им более четкие данные о строении всех элементов ДНК.
Была обнаружена новая структура. По словам доктора Ван Ноорта, она является «святым Граалем молекулярной биологии». Если ученым удастся разгадать структуру молекул, это даст им больше информации о том, как включаются и выключаются гены и как ферменты в клетках взаимодействуют с теломерами. Например, они узнают, как они восстанавливают и копируют ДНК.
Открытие новой теломерной структуры улучшит понимание строительных блоков в организме. И это, в свою очередь, поможет ученым изучать секреты долголетия и такие болезни, как рак, а впоследствии научиться разрабатывать лекарства для борьбы с ними.
