share24.gr Μοιράσου την Ιδέα
Στο σχολείο μάθαμε ότι στον πυρήνα κάθε κυττάρου, τα μόρια του DNA αναδιπλώνονται γύρω από πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες για να σχηματίσουν τα χρωμοσώματα.
Όμως μια νέα έρευνα διαπίστωσε ότι υπάρχει κάτι ακόμα στα χρωμοσώματα, πέρα από τα 25.000 γονίδια που περιλαμβάνουν. Επιστήμονες εντόπισαν μια περίεργη δομή που περιβάλλει τα χρωμοσώματα σε ποσοστό έως και 47% του μεγέθους τους.
Για περισσότερο από έναν αιώνα, η κατανόηση των χρωμοσωμάτων βασίζεται στην υπόθεση ότι σχηματίζονται από ένα σύμπλεγμα DNA και πρωτεϊνών, των ιστονών, που μαζί αποτελούν την χρωματίνη. Ο σχηματισμός των χρωμοσωμάτων λαμβάνει χώρα εντός του πυρήνα κάθε κυττάρου
Από την ανακάλυψή τους το 1882, τα χρωμοσώματα έχουν αποτελέσει αντικείμενο συστηματικής μελέτης, αλλά οι λεπτομέρειες της εσωτερικής τους δομής μας έχουν ξεφύγει, επειδή τα χρωμοσώματα είναι εντελώς αόρατα στον πυρήνα του κυττάρου και γίνονται φανερά την στιγμή της διαίρεσής του.
Όταν ένα κύτταρο διαιρείται μέσω της μείωσης ή τς μίτωσης, η χρωματίνη στον πυρήνα συμπυκνώνεται αναδιπλούμενη, δίνοντας την ευκαιρία στον παρατηρητή να δει τα χρωμοσώματα στο μικροσκόπιο.
Τα περισσότερα από όσα γνωρίζουμε για τα χρωμοσώματα ανακαλύφθηκαν παρατηρώντας τα κατά την κυτταρική διαίρεση, αλλά ακριβώς επειδή μπορούμε να τα εξετάσουμε μόνο υπό ορισμένες προϋποθέσεις, έχουμε σχηματίσει μέχρι στιγμής μια ελλειπή εικόνα για το πως πραγματικά μοιάζει ένα χρωμόσωμα στον πυρήνα του κυττάρου.
Για να καταφέρουμε να δούμε πιο καθαρά τις εσωτερικές δομές των χρωμοσωμάτων, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου στη Σκωτία ανέπτυξαν μια νέα τεχνική που ονομάζεται 3D-Clem, η οποία συνδύασε δεδομένα από οπτικά και ηλεκτρονικά μικροσκόπια με λογισμικό μοντελοποίησης στον υπολογιστή για το σχηματισμό των πρώτων υψηλής ευκρίνειας τρισδιάστατων εικόνων και των 46 ανθρώπινων χρωμοσωμάτων.
Μετά τη μοντελοποίηση του μήκους, του πλάτους, της επιφάνειας, του όγκου και της πυκνότητας αναδίπλωσης του DNA του συνόλου των ανθρώπινων χρωμοσωμάτων, βρέθηκε κάτι που θα μπορούσε να έχει μεγάλες συνέπειες για τη βασική μας κατανόηση της εσωτερικής δομής του χρωμοσώματος.
«Ο Καθορισμός της δομής όλων των 46 ανθρώπινων χρωμοσώματων, που έγινε για πρώτη φορά, μας αναγκάζει να επανεξετάσουμε την θεωρία πως αποτελούνται σχεδόν αποκλειστικά από χρωματίνη. Μια υπόθεση που σε μεγάλο βαθμό παρέμεινε αδιαμφισβήτητη για σχεδόν 100 χρόνια, ” δήλωσε ο βιολόγος Daniel Booth, ένας από τους ερευνητές που συμμετείχαν στην έρευνα.
Στην ανάλυσή των δεδομένων, ο Booth και η ομάδα του διαπίστωσαν ότι η χρωματίνη αντιπροσωπεύει μόνο το 53 με 70 τοις εκατό του περιεχόμενου συνόλου ενός χρωμοσώματος.
Μια δομή που περιβάλλει περιφερειακά τα χρωμοσώματα (κάτι που οι ερευνητές είκαζαν ότι υπάρχει στο παρελθόν,αλλά δεν είχαν στοιχεία για το μέγεθός της) αντιπροσωπεύει το υπόλοιπο 30 με 47 τοις εκατό της σύστασης των 46 χρωμοσωμάτων.
Αυτό σημαίνει ότι σε κάθε χρωμόσωμα, το DNA και οι πρωτεΐνες που το υποστηρίζουν αντιπροσωπεύουν μόνο το ήμισυ του συνόλου του.
“Αυτή η πρώτη εφαρμογή της 3D-Clem ανάλυσης βγάζει το εντυπωσιακό και εκπληκτικό συμπέρασμα ότι ένα πολύ μεγάλο ποσοστό του συνολικού όγκου των μιτωτικών χρωμοσωμάτων δεν αποτελείται από χρωματίνη, αλλά αντιθέτως, από περιφερειακές δομές που το καλύπτουν,” αναφέρουν στην εργασία τους.
Σε αυτό το στάδιο, υπάρχει ασάφεια για το ποιος είναι ο ρόλος αυτής της δομής, αλλά οι ερευνητές εικάζουν πως μπορεί να λειτουργεί ως ένα είδος «μανδύα», κρατώντας τα χρωμοσώματα σε απόσταση το ένα από το άλλο κατά την κυτταρική διαίρεση.
Η εικασία αυτή ενισχύεται από μια προηγούμενη έρευνα που δείχνει ότι το περίβλημα σχηματίζεται εν μέρει από την πρωτεΐνη Ki-67, ένα δείκτη στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό που δεσμεύεται στην επιφάνεια των χρωμοσωμάτων για να κρατήσει τις αδελφές χρωματίδες χωρισμένες.
Εάν πράγματι αυτή είναι η λειτουργία του περιβλήματος, αυτό σημαίνει ότι η δομή διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην πρόληψη των σφαλμάτων κατά την κυτταρική διαίρεση και πιθανή δυσλειτουργία της μπορεί να οδηγήσει σε γενετικές ανωμαλίες και διάφορες μορφές καρκίνου.
Εκτός από τη λειτουργία του, υπάρχουν ακόμα πολλά που δεν γνωρίζουμε για αυτές τις μυστηριώδεις δομές που περιβάλλουν τα χρωμοσώματα. Δεν είμαστε σίγουροι αν δρουν σαν ρευστό μωσαϊκό γύρω από την χρωματίνη ή έχουν σταθερή δομή, και επίσης δεν είναι σαφές το πώς επηρεάζει τις δομικές αλλαγές της χρωματίνης κατά την κυτταρική διαίρεση.
Η έρευνα έχει δημοσιευθεί στο επιστημονικό περιοδικό Molecular Cell.
share24.gr
