Для анализа пространственной организации хромосом чаще всего используют метод Hi-C. Однако этот подход искажает исходную картину из-за особенностей лабораторной обработки ДНК. Поэтому исследователи построили математическую модель, которая учитывает все этапы эксперимента и позволяет отделить реальные биологические процессы от артефактов метода.
Теория предсказала универсальную особенность: на графиках контактов ДНК всегда есть характерный провал, связанный с формированием петель. Его положение и форма зависят от плотности петель и параметров эксперимента. Проверка на более чем 30 наборах данных показала: в среднем на каждый миллион пар нуклеотидов приходится около шести петель, а длина каждой – порядка ста тысяч пар оснований. Это почти идеально совпадает с количеством когезина, измеренным независимыми методами.
«Почти идеальное соответствие между числом петель и количеством когезина – сильный аргумент в пользу того, что именно одиночные комплексы когезина обладают моторной функцией и способны самостоятельно экструзировать петли ДНК», – говорит Кирилл Половников, старший преподаватель и руководитель исследовательской группы в Центре искусственного интеллекта Сколтеха.
Ранее считалось, что основная задача когезина – удерживать сестринские хроматиды после удвоения ДНК. Новая работа показывает: большую часть жизни клетки когезин активно организует трехмерную структуру генома, формируя петли.
Авторы опубликовали открытый код для анализа Hi-C-данных, который позволяет количественно оценивать плотность петель в любых экспериментах. Это открывает новые возможности для мониторинга изменений структуры хроматина при различных заболеваниях, включая рак.
