Ученые из Принстонского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего пронаблюдали подвижность сегментов ДНК в процессе VDJ-рекомбинации и обнаружили, что хроматин находится на границе фазового перехода золь-гель. Таким образом, структура упаковки ДНК в ядре может определять судьбу клетки.

Исследование было опубликовано в Nature Communications.

Лимфоциты делят на Т-клетки, проглатывающие и переваривающие антигены, и В-клетки, синтезирующие белки-антитела к антигену. Антитела специфически связываются с участками возбудителей, связывают их «по рукам» и запускают последующие программы иммунитета. Один тип В-клеток вырабатывает один тип антител.

В период созревания В-клеток формируется 109 антиген-специфичных рецепторов, что просто невозможно упаковать в клеточный геном. Поэтому в эволюции позвоночных животных развилась способность случайным образом нарезать гены антиген-специфичных рецепторов из приготовленных для этого сегментов ДНК. «Шинкуя» последовательность случайным образом, клетки охватывают все возможное разнообразие последовательностей антител.

ДНК-сегменты антител организованы в три группы, получившие названия V (variable), D (diversity) и J (joining). Результирующий ген должен содержать по одному фрагменту каждой группы. Процесс, в котором случайным образом отбираются представители каждого класса, получил название соматической, или VDJ-рекомбинации.

Команда ученых задалась целью понять, какую роль отдаленные геномные взаимодействия играют в VDJ-рекомбинации. Для этого исследователи анализировали движение мышиных участков ДНК V и DJ по направлению друг к другу. Результаты флуоресцентной гибридизации FISH показали, что конфигурация сегментов позволяет только локальное движение. Близкие сегменты остаются вблизи, дальние сегменты остаются вдали.

Сравнение экспериментальных и смоделированных данных позволило предположить, что ограничивает движение сеть сшивок между цепями ДНК. Трехмерный каркас характерен для так называемой фазы геля, близкой к состоянию золя — коллоидного раствора независимых цепей хроматина. Это позволяет предположить, что пребывание хромосом вблизи фазового перехода золь-гель контролирует геномные взаимодействия, которые необходимы для контроля процессов синтеза и соматической рекомбинации. Так структура упаковки ДНК в ядре может определять судьбу клетки.