ChromEMT: 3d οπτικοποίηση δομή και συμπύκνωσης χρωματίνης

Συνδυασμένη μέθοδος ιχνηθέτησης επιτρέπει την οπτικοποίηση της οργάνωσης της χρωματίνης μέσα στα ανθρώπινα κύτταρα. Διαπιστώθηκε πως η χρωματίνη σχηματίζει εύκαμπτες αλυσίδες με διάμετρο μεταξύ 5-24 nm. Στα μιτωτικά χρωμοσώματα, οι αλυσίδες κάμπτονται και συσκευάζονται σε υψηλότερη πυκνότητα, ενώ κατά τη διάρκεια της μεσόφασης οι αλυσίδες χρωματίνες είναι πιο χαλαρές.

Το ChromEMT, συνδυάζει ηλεκτρονική μικροσκοπία σαρώσεως (EMT) και ιχνηθέτηση (ChromEM), το οποίο ενισχύει επιλεκτικά την αντίθεση του DNA. Μία φθορίζουσα χρωστική συνδέεται με το DNA και μετά από διέγερση καταλύει την εναπόθεση πολυμερών διαμινοβενζιδίνης στην επιφάνεια, επιτρέποντας την ορατότητα της χρωματίνης με χρήση OsO₄ σε EM. Έτσι μπορούμε να αποκαλύψουμε την υπερδομή και το πακετάρισμα σε 3d-δομή του DNA, τόσο σε μιτωτικά όσο και σε μεσοφασικά κύτταρα.

Οι ερευνητές διαπιστώνουν πως η χρωματίνη είναι μια εύκαμπτη και αποδιαταγμένη κοκκώδης αλυσίδα διαμέτρου 5-24 nm που πακετάρεται σε διαφορετικές πυκνότητες συγκέντρωσης μέσα στους πυρήνες. Η συνολική πρωτογενής δομή των πολυμερών χρωματίνης δεν μεταβάλλεται στα μιτωτικά χρωμοσώματα, γεγονός που εξηγεί την ταχεία δυναμική της χρωματινικής συμπύκνωσης και τον τρόπο με τον οποίο οι επιγενετικές αλληλεπιδράσεις και δομές μπορούν να κληροδοτηθούν μέσω της κυτταρικής διαίρεσης. Σε αντίθεση με τις άκαμπτες ίνες που έχουν μεγαλύτερα και σταθερότερα μήκη, οι αποδιαταγμένες αλυσίδες χρωματίνης διαμέτρου 5-24 nm είναι εύκαμπτες και μπορούν να λυγίσουν σε διάφορα μήκη ώστε να πετύχουν διαφορετικά επίπεδα συμπύκνωσης και υψηλές πυκνότητες πακεταρίσματος.

Η ποικιλία των δομών της χρωματίνης είναι συναρπαστική και παρέχει μία δομική βάση που εξηγεί γιατί διαφορετικοί συνδυασμοί αλληλουχιών DNA, αλληλεπιδραστικών μορίων, συνδετών, ποικιλιών ιστονών, τροποποιητών μπορούν να συνδεθούν ώστε να πετύχουν βελτιστοποίηση της λειτουργίας του γονιδιωματικού πυρηνικού DNA ώστε να προσδιοριστεί η τύχη των κυττάρων. Τέλος, τα δεδομένα υποδεικνύουν επίσης ότι η συναρμολόγηση τρισδιάστατων περιοχών στον πυρήνα με διαφορετικές συγκεντρώσεις χρωματίνης, αντί για δίπλωση ανώτερης τάξης, καθορίζει την παγκόσμια προσβασιμότητα και δραστηριότητα του DNA.

Διαβάστε αναλυτικά τη σχετική δημοσίευση ‘ChromEMT: Visualizing 3D chromatin structure and compaction in interphase and mitotic cells‘.