Исследователи под руководством Андреаса Бруннера (Andreas Brunner) из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге представили детальное описание того, как ДНК превращается в компактные хромосомы во время деления клеток. Это стало возможным благодаря инновационному методу визуализации LoopTrace, разработанному совместно с Кайем Беквитом (Kai Beckwith), ныне доцентом Норвежского университета науки и технологий. Впервые ученые смогли шаг за шагом проследить, как ДНК сворачивается в петли и складки, образуя характерные стержневидные структуры.

Деление клеток — ключевой процесс для жизни: он обеспечивает рост, восстановление тканей и обновление организма. При этом каждая клетка должна точно скопировать свой геном и распределить 46 хромосом между дочерними клетками. Ошибки в этом механизме могут привести к раку или генетическим нарушениям. До сих пор ученые не могли точно понять, как огромные молекулы ДНК уплотняются в хромосомы. Старые методы визуализации были слишком грубыми: высокие температуры разрушали естественную структуру ДНК, искажая картину. Новая технология LoopTrace изменила всё: она позволяет мягко извлечь ДНК и наблюдать её в реальном времени с нанометровой точностью.

Главную роль в этом процессе играют белки-конденсины, открытые ещё в 1990-х годах. Они действуют как «молекулярные организаторы», захватывая ДНК и формируя сначала крупные петли, а затем более мелкие вложенные структуры. Ученые выяснили, что эти петли отталкиваются друг от друга, создавая плотную, но упорядоченную конфигурацию хромосом. Именно этот двухэтапный процесс — большие петли, за которыми следуют меньшие, отталкивающиеся складки — обеспечивает их компактность и готовность к разделению. Чтобы подтвердить свои выводы, команда создала компьютерную модель, которая точно воспроизвела форму хромосом, доказав правильность гипотезы.

Нарушение работы конденсинов, как показали ученые, может вызывать «конденсинопатии» — редкие болезни, связанные с дефектами хромосом. В дальнейшем EMBL планирует изучить влияние других молекул на этот процесс, что может привести к разработке методов лечения рака и генетических патологий.