Mithilfe leistungsstarker Spitzentechnologie enthüllen die Forscher zum ersten Mal, dass die echten 3D-Strukturen von Chromosomen weit entfernt sind von der verschwommenen, leicht verzerrten X-Form, mit der viele von uns vertraut sind. Sie sind in der Tat komplex und ziemlich schön.
In einem in dieser Woche online veröffentlichten Artikel beschreiben Forscher des Babraham Institute und der Universität Cambridge in Großbritannien sowie des Weizmann-Instituts in Israel, wie sie mit Hilfe leistungsstarker Computer und der neuesten DNA-Sequenzer 3D-Visualisierungen von Chromosomen erzeugen Tausende von molekularen Messungen von ihnen in einzelnen Zellen zu generieren.
Die Finanzierung der neuen Technologie erfolgte durch den Forschungsrat für Biotechnologie und Biowissenschaften (BBSRC), den Medical Research Council (MRC) und den Wellcome Trust.
Die neuen Bilder zeigen, dass Chromosomenstrukturen für die meiste Zeit eine reiche und schöne Komplexität haben, und sie zeigen auch, wie die DNA in ihnen zusammenfaltet.
Die neuen 3D-Bilder zeigen eine komplexere Seite von Chromosomenstrukturen. Kredit: Dr. Peret Fraser. Babraham-Institut.
Die Forscher sagen, dass die bekannte X-Form im Leben eines Chromosoms sehr kurzlebig ist.
Co-Autor Dr. Peter Fraser, vom Nuclear Dynamics Program am BBSRC-finanzierten Babraham Institute, erklärt:
"Das Bild eines Chromosoms, ein X-förmiger DNA-Blob, ist vielen bekannt, aber dieses mikroskopische Bild des Achromosoms zeigt tatsächlich eine Struktur, die nur vorübergehend in Zellen vorkommt – zu einem Zeitpunkt, an dem sie gerade todiv sind."
Die meisten Zellen in einem Organismus haben keine Chromosomen, die wie die X-Form aussehen, weil sie die Teilung beendet haben.
"Chromosomen in diesen Zellen existieren in einer ganz anderen Form, und bisher war es unmöglich, genaue Bilder ihrer Struktur zu erstellen."
Die neuen 3D-Bilder zeigen, wie die Struktur der Chromosomen und die Art und Weise, wie sich ihre DNA in ihnen zusammenfaltet, eng damit verbunden sind, wann und wie Gene exprimiert werden, was sich unmittelbar auf Gesundheit, Krankheit und Alterungsprozesse auswirkt.
Dies ist das erste Mal, dass Chromosomenstrukturen basierend auf Messungen von ihnen in einzelnen Zellen erzeugt wurden. Frühere Studien haben Messungen basierend auf Durchschnittswerten von Millionen von Zellen berechnet.
Dr. Fraser sagt, dass diese neuen Bilder es ihnen erlauben, spezifische Gene zu kartieren und damit zu beginnen, die Prinzipien der Funktion von Chromosomen im Genom zu entschlüsseln.
Anfang dieses Jahres enthüllten Forscher am Salk Institute in den USA, wie Chromosomen DNA während der Zellteilung organisieren, indem sie Zellmembranen, die die Enden der Chromosomen schützen, als "Anker" verwenden.
