Cromozomii nu arată așa cum știm noi, iar imagistica 3D ține să dovedească asta

Dacă te gândești la un cromozom, ce îți vine în minte? Majoritatea oamenilor își imaginează forma „X” răsucită văzută în mass-media și manuale. De fapt, cromozomii arată așa pentru o scurtă perioadă a ciclului lor de viață, dar de cele mai multe ori aceste imagini sunt inexacte.

Cu toate acestea, cercetătorii de la Școala de Arte și Științe a Universității Harvard speră să schimbe acest lucru.

Într-un studiu publicat în Cell, Jun-Han Su și colegii săi au raportat o metodă de creare a unor imagini 3D uimitoare ale cromozomilor umani, care speră să fie folosite pentru a educa următoarea generație de oameni de știință.

Capabilă de mai mult decât imagini impresionante, tehnologia ar putea fi utilizată pentru a înțelege funcționarea interioară a cromozomilor noștri în detalii mai fine decât până acum.

De ce tot mai multe gospodine pun dischete demachiante în uscătorul de rufe. Spun că rezultatul este unul surprinzător

După cât timp te poți urca la volan dacă ai băut un pahar cu vin fiert? Experimentul făcut de un polițist

“Este destul de important să determinăm organizarea 3D pentru a înțelege mecanismele moleculare care stau la baza organizării și pentru a înțelege, de asemenea, modul în care această organizare reglează funcția genomului”, a declarat Xiaowei Zhuang, profesor de știință David B. Arnold Jr.

Cum știm cum arată de fapt cromozomii?

Cromozomii sunt structuri din celulele care conțin tot ADN-ul nostru. ADN-ul este înfășurat mai întâi în jurul proteinelor pentru a forma cromatina, care este înfășurată în continuare și ambalată strâns pentru a crea cromozomi. Oamenii au 23 de perechi de cromozomi în fiecare celulă, dintre care o pereche provine de la tată și o pereche de la mamă.

Deși există modalități relativ bune de a imagina cromozomii în 2D, crearea unei tehnici de imagistică care poate vizualiza cromatina mică, densă, în 3D este o provocare.

Pentru a rezolva această problemă, echipa a conceput un mod de a descifra detaliile fine ale structurii cromozomiale – au creat un “punct-la-punct” genetic.

În cadrul unui cromozom, există multe regiuni ale ADN-ului în care secvența este cunoscută cercetătorilor și poate fi testată, numite loci genetici. Prin imagistica rapidă a multor loci, și prin combinarea structurii descifrate cu imagini de microscopie de înaltă rezoluție, se poate crea o imagine 3D a cromozomului în detalii impresionante.

Imaginea unui cromozom redată 3D

Ideea se bazează pe tehnologia existentă numită hibridizare fluorescentă in situ (FISH), care utilizează sonde fluorescente pentru a vizualiza regiuni specificate ale ADN-ului. Această tehnologie are un randament mult mai mare și valorifică datele pentru imagini 3D impresionante.

De ce trebuie să știm cum arată cromozomii?

O tehnică de imagistică 3D a cromozomilor are implicații masive pentru înțelegerea interacțiunilor genetice dintr-un cromozom, iar echipa a fost dornică să o folosească.

După ce structura a fost creată, Zhuang și colegii săi au analizat datele pentru a determina modul în care se modifică structura cromozomială pentru a citi cel mai eficient genele conținute în interior.

Ei au descoperit că zonele cu conținut ridicat de gene se vor muta în regiuni similare ale cromozomului, unde este probabil să apară niveluri ridicate de transcripție a genelor, în timp ce zonele cu conținut redus de gene vor merge în același loc numai dacă au același cromozom.

În ciuda descoperirilor impresionante, autorii subliniază limitările noii lor metode. Pentru a imagina structura cromozomului, trebuie folosiți loci specifici targetați, ceea ce înseamnă că întinderi necunoscute de ADN nu pot fi imaginate.

De asemenea, aceștia afirmă că procesul de imagistică poate modifica ușor structura cromatinei, ceea ce o poate face mai puțin eficientă decât alternativele atunci când imaginează structuri extrem de mici.

Cercetătorii își vor continua munca pentru a înțelege pe deplin structura cromozomilor din fiecare celulă a corpului – un obiectiv ambițios, dar posibil, cu o astfel de tehnologie.