Биоинформатикам из Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича Российской академии наук (ИППИ РАН) совместно с коллегами из других институтов удалось пролить свет на одну из загадок современной молекулярной биологии: как нити ДНК упаковываются в ядре клетки. Работа опубликована в журнале Genome Research, о ней пишет и Nature Reviews Genetics.

Новые технологии определения пространственной организации хромосом в ядре позволили расшифровывать трехмерную архитектуру полного генома, существенно повысив интерес к изучению этой области. Группа под руководством Сергея Разина из ИБГ РАН, в которую вошли заместитель директора ИППИ РАН по научной работе Михаил Гельфанд, сотрудники Учебно-научного центра «Биоинформатика» Екатерина Храмеева, Мария Логачева и Алексей Пенин, а также другие ученые, проанализировала пространственную структуру хроматина в клеточных линиях плодовой мушки дрозофилы. Хромосомы дрозофилы организованы в топологически ассоциированные домены (ТАДы). Эти домены эволюционно консервативны и представляют собой плотно упакованные нити ДНК, содержащие мало генов, которые, в основном, «молчат». Участки хроматина между ТАДами, напротив, богаты активно работающими генами. До сих пор неизвестно, какой механизм удерживает ТАДы в определенных, столь консервативных местах генома. В отличие от предыдущих работ, Сергей Разин и коллеги не увидели сильного обогащения сайтами связывания белка-инсулятора CTCF на границах ТАДов, опровергнув выдвинутую ранее гипотезу об участии этого белка в формировании ТАДов. На основании анализа активности генов и компьютерных симуляций, Сергей Разин и коллеги предположили, что ТАДы образуются в результате процесса самоорганизации. Таким образом, функциональные особенности хроматина (степень активности генов) определяют его пространственную структуру, а именно позиции ТАДов.

«Известно, что изменение границ ТАДов может приводить к развитию наследственных заболеваний, таких как синдактилия и полидактилия», — рассказывает член научной группы Екатерина Храмеева. — «Новые исследования в этой области позволят понять фундаментальные принципы укладки хромосом, а также их связь с регуляцией правильной работы генов».

Учебно-научный центр «Биоинформатика» — структурное подразделение ИППИ РАН, руководит которым Михаил Гельфанд, К научно-исследовательской деятельности центра активно привлекаются студенты и аспиранты Факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ и других учебных заведений — талантливые ребята, увлеченные биоинформатикой и молекулярной биологией. Сотрудники центра преподают на ФББ МГУ и в Московской школе биоинформатики, участвуют в организации разнообразных биоинформатических мероприятий: конференций, научных школ, спецкурсов и др., занимаются популяризацией биологии.