Пространственная модель организации хроматина в ядре биологической клетки по данным малоуглового рассеяния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

Е. Г. Яшина

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”;Санкт-Петербургский государственный университет

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Гатчина, Ленинградская область, Россия; 198504, Санкт-Петербург, Россия

Е. Ю. Варфоломеева

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Гатчина, Ленинградская область, Россия

Р. А. Пантина

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Гатчина, Ленинградская область, Россия

В. Ю. Байрамуков

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Гатчина, Ленинградская область, Россия

Р. А. Ковалев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Гатчина, Ленинградская область, Россия

Н. Д. Федорова

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Гатчина, Ленинградская область, Россия

К. А. Пшеничный

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Гатчина, Ленинградская область, Россия

Ю. Е. Горшкова

Объединенный институт ядерных исследований

Email: yashina_91@inbox.ru
141980, г. Дубна, Московская область, Россия

С. В. Григорьев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Гатчина, Ленинградская область, Россия; 198504, Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Ya. Joti, T. Hikima, Y. Nishino, F. Kamada, S. Hihara, H. Takata, T. Ishikawa, and K. Maeshima, Nucleus 3, 404 (2012).
  2. Y. Takizawa and H. Kurumizaka, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Gene Regulatory Mechanisms 1865, 194851 (2022).
  3. K. Maeshima, S. Ide, and M. Babokhov, Curr. Opin. Cell Biol. 58, 95 (2019).
  4. J.D. Halverson, J. Smrek, K. Kremer, and A.Y. Grosberg, Rep. Prog. Phys. 77(2), 022601 (2014).
  5. L.M. Almassalha, A. Tiwari, P.T. Ruhoff, Y. Stypula-Cyrus, L. Cherkezyan, H. Matsuda, M.A. Dela Cruz, J.E. Chandler, C. White, C. Maneval, H. Subramanian, I. Szleifer, H.K. Roy, and V. Backman, Sci. Rep. 7, 41061 (2017).
  6. E. Lieberman-Aiden, N. L. Van Berkum, L. Williams et al. (Collaboration), Science 326(5950), 289 (2009).
  7. L.A. Mirny, Chromosome research 19, 37 (2011).
  8. A.Y. Grosberg, S.K. Nechaev, and E. I. Shakhnovich, Journal de physique 49(12), 2095 (1988).
  9. A. Grosberg, Y. Rabin, S. Havlin, and A. Neer, Europhysics Letters 23(5), 373 (1993).
  10. J.D. Halverson, W.B. Lee, G. S. Grest, A.Y. Grosberg, and K. Kremer, J. Chem. Phys. 134(20), 204904 (2011).
  11. M.V. Imakaev, K.M. Tchourine, S.K. Nechaev, and L.A. Mirny, Soft matter 11(4), 665 (2015).
  12. Е. Г. Яшина, С. В. Григорьев, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 9, 5 (2017).
  13. Е. Г. Яшина, С. В. Григорьев, ЖЭТФ 156(3), 540 (2019).
  14. D.V. Lebedev, M.V. Filatov, A. I. Kuklin, A.K. Islamov, E. Kentzinger, R. Pantina, B. P. Toperverg, and V.V. Isaev-Ivanov, FEBS Lett. 579(6), 1465 (2005).
  15. E.G. Iashina, E.V. Velichko, M.V. Filatov, W.G. Bouwman, C. P. Duif, A. Brulet, and S.V. Grigoriev, Phys. Rev. E 96(1), 012411 (2017).
  16. S.V. Grigoriev, E.G. Iashina, V.Yu. Bairamukov, V. Pipich, A. Radulescu, M.V. Filatov, R.A. Pantina, and E.Yu. Varfolomeeva, Phys. Rev. E 102, 032415 (2020).
  17. E.G. Iashina, M.V. Filatov, R.A. Pantina, E.Yu. Varfolomeeva, W.G. Bouwman, Ch.P. Duif, D. Honecker, V. Pipich, and S.V. Grigoriev, J. Appl. Cryst. 52, 844 (2019).
  18. S.V. Grigoriev, E.G. Iashina, B. Wu, V. Pipich, Ch. Lang, A. Radulescu, V.Yu. Bairamukov, M.V. Filatov, R.A. Pantina, and E.Yu. Varfolomeeva, Phys. Rev. E 104, 044404 (2021).
  19. E.G. Iashina, E.Yu. Varfolomeeva, R.A. Pantina, V.Yu. Bairamukov, R.A. Kovalev, N.D. Fedorova, V. Pipich, A. Radulescu, and S.V. Grigoriev, Phys. Rev. E 104, 064409 (2021).
  20. B. Mandelbrot, The Fractal Geometry of Nature, Freeman, N.Y. (1983).
  21. J. Feder, Fractals, Plenum, N.Y. (1998).
  22. A.V. Ilatovskiy, D.V. Lebedev, M.V. Filatov, M.G. Petukhov, and V.V. Isaev-Ivanov, J. Phys.: Conf. Ser. 351(1), 012007 (2012).
  23. S.V. Razin and I. I. Gromova, BioEssays 17(5), 443 (1995).
  24. T. Cremer, M. Cremer, B. Hubner, A. Silahtaroglu, M. Hendzel, C. Lanctˆot, and H. Strickfaden, BioEssays 42(2), 1900132 (2020).
  25. Y. Xing, C.V. Johnson, P.R. Dobner, and J. B. Lawrence, Science 259(5099), 1326 (1993).
  26. M. Mazzocca, T. Fillot, A. Loffreda, D. Gnani, and D. Mazza, Biochem. Soc. Trans. 49(3), 1121 (2021).
  27. M. Mazzocca, E. Colombo, A. Callegari, and D. Mazza, Current Opinion in Structural Biology 71, 239 (2021).
  28. P. Chatterjee, N. Goldenfeld, and S. Kim, Phys. Rev. Lett. 127(2)1, 218101 (2021).
  29. V.Yu. Bairamukov, M.V. Filatov, R.A. Kovalev, N.D. Fedorova, R.A. Pantina, A.V. Ankudinov, E.G. Iashina, S.V. Grigoriev, and E.Yu. Varfolomeeva, Biochim. Biophys. Acta Gen. Subj. 1866(12), 130234 (2022).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».