Nature: как клетки обмениваются кольцевой ДНК
фото: фрипик
Хромосомы эукариотических клеток обладают четко определенными теломерами, что отличает их от прокариотических организмов, таких как бактерии и археи, чьи хромосомы представляют собой компактные, замкнутые кольцевые молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В эукариотических клетках, помимо основного генома, содержащегося в хромосомах, присутствуют митохондрии и хлоропласты, которые обладают собственными автономными кольцевыми геномами. Однако, помимо этих органелл, в эукариотических клетках обнаружены дополнительные внехромосомные кольцевые ДНК, представляющие собой фрагменты хромосомной ДНК, образующиеся в результате различных молекулярно-генетических процессов. Эти элементы были впервые описаны в 1960-х годах и с тех пор стали объектом интенсивного изучения.
Особое внимание уделяется внехромосомным кольцевым ДНК, ассоциированным со злокачественными клетками. В раковых клетках наблюдаются патологические изменения хромосомного аппарата, приводящие к отщеплению малых кольцевых фрагментов ДНК. Эти ДНК-кольца могут содержать важные гены или регуляторные элементы, способствующие опухолевому росту. В процессе клеточного деления внехромосомные кольца распределяются между дочерними клетками неравномерно, что зависит от их способности взаимодействовать с хромосомами. Некоторые из этих кольцевых ДНК могут сохраняться в клеточной популяции на протяжении многих поколений, в то время как другие подвергаются быстрой элиминации.
Недавно в журнале Nature были детально изучены структурные особенности внехромосомных кольцевых ДНК, определяющие их взаимодействие с хромосомами и межклеточную передачу. Исследование включало использование бактериальных плазмид — небольших кольцевых молекул ДНК, содержащих фрагменты бактериальной генетической информации. Плазмиды, содержащие вставки человеческой ДНК, были введены в раковые клетки. В результате некоторые из них стабильно сохранялись в клеточной культуре, тогда как другие подвергались удалению. Оставшиеся плазмиды были выделены и подвергнуты секвенированию для анализа их нуклеотидных последовательностей, что позволило выявить ключевые структурные особенности, обеспечивающие их интеграцию в геном и стабильность в клетке, пишет источник.
