Исследователи МГУ совместно с коллегами впервые описали эффекты, вызываемые наличием «дополнительных» хромосом в геноме человека, в отношении 3D-организации генома, и объяснили, почему лишние хромосомы вызывают такие тяжелые последствия. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в International Journal of Molecular Sciences.
В норме в клетке человека — 23 пары хромосом, в сумме составляющие ее геном. В результате различных нарушений каких-либо хромосом может становиться больше двух (от 3 до 6). Самый частый случай таких нарушений — трисомии, при которых в клетке имеются три копии одной хромосомы. Как правило, трисомии возникают на ранних стадиях развития эмбриона и вызывают его скорую внутриутробную гибель. Нелетальные трисомии приводят к рождению детей с синдромами Патау, Эдвардса и Дауна.
Изначально считалось, что все эти патологии вызывают непосредственно «лишние» хромосомы, поскольку гены, закодированные в них, в результате своего удвоения начинают экспрессироваться вдвое сильнее, что, в свою очередь, приводит к образованию множества белков в увеличенных количествах. Сейчас же доминирует мнение о том, что лишь этой причины недостаточно для появления у новорожденных таких сильных и комплексных расстройств. Однако других причин этому долгое время не находилось.
Авторы новой работы предположили, что наличие лишних хромосом в клетке может вызывать нарушения пространственной организации генома (его укладка в компактную трехмерную структуру и определяет нормальную работу генов). Проверив эту гипотезу с помощью метода Hi-C, ученые установили, что трисомии, вызывающие вышеуказанные синдромы, приводят к очень существенным пространственным перестройкам генома человека.
Это исследование показало очень важную вещь. Оказалось, что при этих трисомиях серьезно меняют свою структуру другие хромосомы, которые не удвоились. При этом эти изменения довольно специфичны: во многих случаях меняют свою конформацию именно участки, несущие особо важные для клетки гены (т.н. «гены домашнего хозяйства»). Причем конформация меняется так, что эти участки становятся более компактно уложенными, из-за чего клеточным системам сложнее считывать с них информацию и синтезировать соответствующие белки, следовательно, белков становится меньше. Это может быть одной из причин такого негативного влияния трисомий на развитие плода: нарушается нормальная работа не только удвоенных хромосом, но и многих других, и связано это именно с нарушениями пространственной организации генома.
