Животные научились использовать ДНК в качестве прибора ночного видения, Hi-Tech

Упаковка ДНК в ядрах "палочек" (слева вверху) заметно отличается от упаковки ДНК в других клетках. Красным и фиолетовым показан гетерохроматин, а зеленым - эухроматин. Фото авторов исследования

Ученые обнаружили, что ДНК в клетках сетчатки ночных животных упакована таким образом, чтобы наиболее эффективно фокусировать свет. Это открытие переворачивает представления об организации генетического материала в ядре. Работа исследователей опубликована в журнале Cell. Основные выводы приводит портал Science News.

В ядрах клеток ДНК находится не в свободном виде, а в связи с определенными белками. Такой комплекс получил название хроматина. Плотность упаковки хроматина определяет доступность ДНК для ферментов, считывающих генетическую информацию. Когда ДНК плотно обмотана вокруг белков (гетерохроматин), ферменты не могут до нее добраться. Разрыхленный хроматин (эухроматин) не является препятствием для "прочтения" ДНК. Гены, неактивные в данном типе клеток, обычно находятся в составе гетерохроматина, а активные - в составе эухроматина.

Большая часть эухроматина сосредоточена в центральной части ядра, а гетерохроматин располагается ближе к его периферии. Авторы новой работы обнаружили, что в ядрах "палочек" (один из двух типов фоторецепторных клеток сетчатки) мышей ДНК организована ровно противоположным образом. Ученые попытались определить причину такого расположения хроматина, однако найти приемлемое объяснение, как-то связанное с работой генов, им не удалось.

Исследователи решили проверить, встречается ли такой тип упаковки хроматина у других млекопитающих. Они выяснили, что ядра клеток сетчатки устроены "наоборот" у животных, ведущих ночной образ жизни, например, у кошек, хорьков, крыс и опоссумов. "Палочки" отвечают за чувствительность к свету, поэтому ученые предположили, что хроматин, упакованный необычным образом, может выполнять функцию линз, собирающих свет.

Проходя через плотный гетерохроматин, фотоны слегка замедляются по сравнению с эухроматином. Попадающие на "палочки" лучи свет фокусируются в центре клетки. У ночных животных "палочки" формируют длинные колонны. Используя компьютерную модель, ученые рассчитали, что стопки клеток с нестандартной упаковкой хроматина обеспечивают эффективное прохождение света. В том случае, если бы ДНК в ядрах "палочек" была организована обычным образом, свет бы рассеивался.

Новая работа заставляет пересмотреть сложившиеся представления о функциональной организации клеточного ядра. Накопленные к настоящему моменту данные свидетельствовали, что расположение ДНК "подчинено" требованиям считывания с нее информации. Возможно, "палочки" являются исключением из общего правила. Но не исключено, что в будущем ученые обнаружат другие подобные примеры.