04:00 
Эстрогены, основной женский половой гормон, хотя и выполняют некоторые функции у мужчин, но участвуют во множестве процессов, поэтому в период менопаузы организм так сильно меняется. Это потому, что эстрогены регулируют сотни генов. Исследование, проведенное Испанским национальным центром исследования рака (CNIO), теперь показывает, как они это делают, изучая ядро ??клетки. Исследователи обнаружили, что действие эстрогенов зависит от физического свойства ДНК: ее способности скручиваться или сверхскручиваться.
«Мы обнаружили, что то, как молекула ДНК скручивается и разворачивается, ее топология, является ключевым моментом для реакции клеток на эстрогены», - объясняет исследователь CNIO Фелипе Кортес, соавтор исследования, опубликованного в Science. Достижения.
Когда поступают эстрогены, ферменты, называемые топоизомеразами, регулируют скручивание ДНК, тем самым контролируя активацию генов, необходимых клетке для ответа на гормоны».
Фелипе Кортес, руководитель группы топологии и разрывов ДНК, CNIO
Это процессы, которые происходят за считанные минуты. Внутри наших клеток, в ядре, молекула ДНК постоянно меняет свою конфигурацию, скручиваясь. и разворачиваются в большей или меньшей степени, и это способствует активации или деактивации генов.
В число авторов статьи, опубликованной в настоящее время в Science Advances, входят Гонсало Миллан-Самбрано из Андалузского центра молекулярной биологии и регенеративной медицины (CABIMER) при Севильском университете, CSIC и Университете Пабло де Олавиде, и Хосе Террон. Баутиста, сейчас работает научным сотрудником в Центре Гельмгольца в Мюнхене, Германия.
Как активировать нужный ген в нужное время
Генетическая информация, закодированная в каждой нашей ДНК – нашем геноме – состоит из последовательности различных химических компонентов (обычно обозначаемых буквами: A, T, C, G). Последовательность ДНК одинакова во всех клетках организма, но каждый тип клеток считывает разные части. Молекулы ДНК – гены – находятся в разное время, поэтому существуют разные ткани и органы.
Другими словами, каждая клетка тщательно контролирует, какие гены она считывает – «активирует» или «экспрессирует» – в любой данный момент. Вопрос о том, как она это делает, имеет решающее значение в биологии, и он находится в центре внимания недавно опубликованного исследования.
Один из основных сдвигов парадигмы в этой области связан с недавним открытием того, что информация в геноме Другими словами, трехмерная форма генома влияет на то, какие гены в какое время экспрессируются.
Третье измерение генома
В ядре клетки, диаметр которого составляет тысячные доли миллиметра, находится наша ДНК, длина которой в случае человека составляет два метра, поэтому она плотно свернута, но не похожа на запутанные провода. Возможно, что линейно удаленные участки ДНК вступают в контакт, и именно эта физическая близость активирует и деактивирует гены. Правильное сворачивание ДНК настолько важно, что в случае возникновения ошибок могут возникнуть заболевания, включая рак.
Понимание этого процесса является быстро развивающейся областью исследований. Сворачивание ДНК определяет, как клетка считывает и интерпретирует информацию в геноме. «Мы начинаем понимать, как эта трехмерная организация влияет на активность генов». указывает.
Эстрогены, активация генов и суперспирализация ДНК
Эстрогены действуют как химические сигналы, которые изменяют экспрессию сотен генов, связанных с репродукцией, метаболизмом, ростом клеток, дифференцировкой и выживанием.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что эта функция эстрогенов напрямую зависит от физических изменений в сворачивании ДНК, изменений, опосредованных ферментами топоизомеразы.
"Мы обнаружили, что в присутствии эстрогенов топоизомеразы изменяют скручивание ДНК, тем самым контролируя активацию целевых генов", - объясняет Кортес.
В частности, топоизомеразы изменяют сверхспирализацию ДНК - явление, при котором молекула скручивается сама по себе, подобно тому, как кабель от старого проводного телефона после определенного количества витков самопроизвольно скручивается, чтобы уменьшить физическое напряжение скручивания.
Ферменты, которые регулируют сверхспирализацию для контроля экспрессии генов
«Изменения в сверхспирализации, вызванные топоизомеразами, влияют на трехмерную организацию генома и, следовательно, на то, как различные регуляторные области соприкасаются друг с другом; эти контакты необходимы для активации генов, чувствительных к эстрогену», — говорит исследователь из CNIO.
Короче говоря, «мы показали, что способ скручивания ДНК — это уровень регуляции экспрессии генов, который ранее оставался незамеченным.
