следователи анализируют ДНК
следователи анализируют ДНК
Дмитрий Киселёв Опубликована 25.12.2025 в 0:20

ДНК оказалась не тем, чем мы её считали: форма генома меняется во времени и влияет на гены

Ученые проследили изменения 3D-структуры генома во времени

Ваш геном — это не просто длинная цепочка букв. Внутри каждого клеточного ядра почти два метра ДНК сворачиваются в сложную пространственную конструкцию, которая определяет, какие гены работают, а какие молчат, и как клетка выбирает свою роль. Ученые впервые смогли проследить эту архитектуру не только в пространстве, но и во времени. Об этом сообщает научное издание со ссылкой на исследование Северо-Западного университета и консорциума 4D Nucleome Project.

Как устроена "четвертая измеренность" генома

Если последовательность ДНК отвечает на вопрос "что", то ее структура объясняет "где" и "когда". Геном не существует в виде прямой нити: он складывается в петли, домены и крупные ядерные зоны. Активные гены сближаются с регуляторными элементами, а неактивные могут быть изолированы на периферии ядра.

Чтобы зафиксировать эту динамику, исследователи проанализировали два контрастных типа человеческих клеток — эмбриональные стволовые клетки и фибробласты. Несколько высокоточных методов были объединены в единый массив данных, позволяющий отслеживать изменения архитектуры генома в процессе нормальной жизни клетки, а не в виде разрозненных "снимков".

Что показали новые карты ДНК

Результатом стала подробная карта ядерной организации. В каждом типе клеток удалось выявить более 140 тысяч хроматиновых петель и изучить их "якоря" — промоторы, энхансеры и архитектурные белки. Анализ показал, как взаимодействие этих элементов усиливает или подавляет экспрессию генов.

Отдельное внимание уделили тому, где именно домены располагаются внутри ядра. Ученые уточнили их классификацию и показали, как физическое положение связано с активностью генов, временем репликации и клеточным циклом — подобные связи уже помогают по-новому интерпретировать данные о генетическом вкладе в долголетие.

Особенно наглядными стали 3D-модели целых геномов на уровне отдельных клеток. Они продемонстрировали, что даже клетки одного типа могут заметно отличаться: петли усиливаются или ослабевают, домены смещаются, а ядерные "кварталы" перестраиваются по мере изменения транскрипции.

Почему структура важнее, чем кажется

Исследование подтверждает, что форма генома — не второстепенная деталь. Она напрямую влияет на работу генов и судьбу клетки. Ген с нормальной последовательностью может функционировать неправильно, если его отделить от нужного энхансера или поместить в репрессивную область ядра.

"Понимание того, как геном сворачивается и реорганизуется в трех измерениях, имеет ключевое значение для понимания работы клеток", — отметил директор Центра геномики рака Фэн Юэ.

По его словам, новые карты дают беспрецедентное представление о том, как структура генома управляется одновременно в пространстве и во времени.

Генетические варианты и риск заболеваний

Важным шагом стала разработка вычислительных моделей, способных предсказывать элементы 3D-сворачивания напрямую по последовательности ДНК, без дополнительных экспериментов. Это особенно ценно для анализа некодирующих участков, где находится большинство вариантов, связанных с заболеваниями.

"Поскольку большинство вариантов, ассоциированных с болезнями человека, расположены в некодирующих областях генома, важно понять, как они влияют на экспрессию ключевых генов", — подчеркнул Юэ.

Такой подход помогает напрямую связывать вариант ДНК с потенциально нарушенной регуляцией гена — аналогично тому, как новые методы уже применяются при изучении генетических факторов здоровья и старения.

От фундаментальной науки к медицине

Практическая значимость работы уже очевидна. Ранее ученые фиксировали нарушения 3D-организации генома при лейкозах и опухолях мозга. Ошибочные петли могут активировать онкогены, а разрушенные границы доменов — направлять энхансеры к "неправильным" целям.

Новые карты и модели позволяют точнее находить места структурных сбоев и тестировать способы их коррекции — от эпигенетических препаратов до воздействия на архитектурные белки. Аналогичная логика применима и к врожденным нарушениям развития, где проблема связана не с мутацией гена, а с его регуляцией.

Автор Дмитрий Киселёв
Дмитрий Киселёв — муниципальный управленец, эксперт по местному самоуправлению и развитию городской среды, обозреватель MosTimes.
Редактор Андрей Краснов
Краснов Андрей — журналист, корреспондент новостной службы МосТаймс

Читайте также

Спокойствие Солнца: как отсутствие вспышек меняет ауру Земли и здоровье людей по всему миру сегодня в 18:22

Солнечное спокойствие удивляет и радует: как затишье звезды влияет на природу и здоровье людей?

Читать полностью »
Непредсказуемый мир кристаллов: новый метод управления их состоянием при помощи световых импульсов сегодня в 15:40

Уникальная технология управления кристаллическими структурами при помощи света открывает новые перспективы в науке и практике.

Читать полностью »
Солнце еще не в зените, а кожа уже в пятнах: как не навредить SPF-кремом сегодня в 15:19

Дерматолог Лариса Сафонова рассказала MosTimes, у кого солнцезащитные кремы могут вызывать высыпания на коже.

Читать полностью »
Живые индикаторы: как дождевые черви могут спасти экосистемы от тяжёлых металлов и загрязнения сегодня в 14:28

Дождевые черви, ставшие живыми индикаторами, могут спасти экосистему от токсичного воздействия меди.

Читать полностью »
Что происходит с мозгом перед смертью: последние три года жизни могут стать критическими сегодня в 12:31

Ученые раскрывают тайны термина «когнитивное снижение» и его связь с нейродегенеративными заболеваниями.

Читать полностью »
Темная энергия вдруг заговорила об изменении: симптомы непостоянства ставят под угрозу теорию Эйнштейна сегодня в 11:51

Новые данные о темной энергии вызывают горячие споры среди ученых, ставя под сомнение устоявшиеся теории о Вселенной.

Читать полностью »
Стареющий мозг вдруг обрел надежду: один мощный белок может перезапустить нейронные сети сегодня в 10:55

Ученые из Стэнфорда преобразовали интерлейкин-10, открыв двери для омоложения мозга и восстановления памяти у пожилых людей.

Читать полностью »
Галактики без света — это новая реальность: CDG-2 и её роль в переписывании космологических закономерностей сегодня в 10:23

Открытие темной галактики CDG-2 ставит под сомнение многие аспекты космологической науки и эволюции Вселенной.

Читать полностью »