Пространственная модель организации хроматина в ядре биологической клетки по данным малоуглового рассеяния
Е. Г. Яшина+*, Е. Ю. Варфоломеева+, Р. А. Пантина+, В. Ю. Байрамуков+, Р. А. Ковалев+, Н. Д. Федорова+, К. А. Пшеничный+, Ю. Е. Горшкова×, С. В. Григорьев+*
+Петербургский институт ядерной физики,
Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", 188300 Гатчина, Россия
*Санкт-Петербургский государственный университет, 198504 С.-Петербург, Россия
×Объединенный институт ядерных исследований, 141980 Дубна, Россия
Abstract
Представлены результаты малоуглового рассеяния нейтронов и
рентгеновского излучения на ядрах HeLa с нормальной и подавленной
транскрипционной активностью. Данные малоуглового рассеяния нейтронов
демонстрируют наличие бифрактальной структуры внутри ядра. На масштабах
от размера ядра до нескольких сотен нанометров наблюдается структура
логарифмического фрактала, а на меньших масштабах, вплоть до нуклеосомной
организации - структура объемного фрактала. Данные малоуглового
рассеяния рентгеновского излучения показывают, что наличие структуры
объемного фрактала коррелирует с транскрипционной активностью клетки.
Принимая во внимание успех описания хроматина моделью складчатой глобулы
(результаты данных метода Hi-C), мы предлагаем сценарий формирования
бифрактальной структуры внутри ядра.
Внутри плотнозапакованного закрытого хроматина находится система
транспортных каналов (логарифмический фрактал), а активный хроматин
локализуется вблизи или внутри транспортных каналов и, в результате
транскрипционной активности, образует объемнофрактальные структуры.
Таким образом, структура логарифмического фрактала обеспечивает
равномерное рассредоточение пустот на разных масштабах, потенциально
необходимое для осуществления транскрипции и транспорта веществ внутри
ядра, в то время как структура объемного фрактала является следствием
транскрипционной активности клетки.