Una dintre provocările lucrului cu mostre antice de ADN este că daunele se acumulează în timp, rupând structura dublei helix în fragmente din ce în ce mai mici. În probele cu care am lucrat, aceste fragmente se împrăștie și se amestecă cu contaminanți, făcând reconstrucția unui genom o mare provocare tehnică.
Dar un articol dramatic publicat joi arată că acest lucru nu este întotdeauna adevărat. Daunele creează fragmente progresiv mai mici de ADN în timp. Dar, dacă sunt prinși în tipul potrivit de material, vor rămâne exact acolo unde se află, păstrând în esență unele caracteristici cheie ale cromozomilor antici. Cercetătorii l-au folosit acum pentru a detalia structura cromozomală a mamuților, cu unele implicații pentru modul în care aceste mamifere au reglementat unele gene cheie.
ADN-ul întâlnește Hi-C
Coloana vertebrală a dublei spirale a ADN-ului constă din zaharuri și fosfați alternanți, legați chimic între ele (bazele ADN-ului sunt legate chimic de aceste zaharuri). Daunele cauzate de lucruri precum radiațiile pot rupe aceste legături chimice, fragmentarea crescând în timp. Când probele ating vârsta a ceva ca un Neanderthal, foarte puține fragmente sunt mai lungi de 100 de perechi de baze. Deoarece cromozomii au o lungime de milioane de perechi de baze, s-a crezut că acest lucru le-ar distruge inevitabil structura, deoarece multe dintre fragmente ar difuza pur și simplu.
Dar asta va fi adevărat numai dacă mediul în care se află permite difuzarea. Și unii oameni de știință au bănuit că permafrostul, care păstrează țesutul unor animale arctice acum dispărute, ar putea bloca această difuzie. Deci, ei și-au propus să testeze acest lucru folosind țesuturi de mamut, obținute dintr-o probă numită YakInf, care are aproximativ 50.000 de ani.
Provocarea este că tehnicile moleculare pe care le folosim pentru a sonda cromozomii au loc în soluții lichide, unde fragmentele s-ar îndepărta în orice caz unul de celălalt. Deci, echipa sa concentrat pe o abordare numită Hi-C, care păstrează în mod specific informații despre ce fragmente de ADN erau aproape unele de altele. Face acest lucru prin expunerea cromozomilor la o substanță chimică care va lega orice bucăți de ADN care sunt aproape fizice. Deci, chiar dacă acele bucăți sunt fragmente, ele vor fi lipite una de cealaltă până vor ajunge într-o soluție lichidă.
Câteva enzime sunt apoi folosite pentru a converti aceste molecule legate într-o singură bucată de ADN, care este apoi secvențiată. Aceste date, care vor conține informații de secvență din două părți diferite ale genomului, ne spun apoi că acele părți au fost odată aproape una de alta în interiorul unei celule.
Interpretarea Hi-C
Pe cont propriu, un singur bit de date ca acesta nu este deosebit de interesant; două bucăți de genom ar putea ajunge una lângă alta la întâmplare. Dar când aveți milioane de biți de date ca acesta, puteți începe să construiți o hartă a modului în care este structurat genomul.
Există două reguli de bază care guvernează modelul de interacțiuni pe care ne-am aștepta să îl vedem. Primul este că interacțiunile din interiorul unui cromozom vor fi mai frecvente decât interacțiunile dintre doi cromozomi. Și, în interiorul unui cromozom, părțile care sunt fizic mai aproape una de cealaltă pe moleculă sunt mai susceptibile de a interacționa decât cele care sunt mai îndepărtate.
Deci, dacă vă uitați la un anumit segment al, de exemplu, cromozomul 12, majoritatea locațiilor cu care Hi-C le va găsi interacționând vor fi, de asemenea, pe cromozomul 12. Și frecvența interacțiunilor va crește pe măsură ce treceți la secvențele care sunteți din ce în ce mai aproape de cel care vă interesează.
Pe cont propriu, puteți folosi Hi-C pentru a ajuta la reconstrucția unui cromozom chiar dacă începeți cu nimic altceva decât fragmente. Dar excepțiile de la tiparul așteptat ne spun și lucruri despre biologie. De exemplu, genele care sunt active tind să fie pe bucle de ADN, cu cele două capete ale buclei ținute împreună de proteine; același lucru este valabil și pentru genele inactive. Interacțiunile din cadrul acestor bucle tind să fie mai frecvente decât interacțiunile dintre ele, modificând subtil frecvența cu care două fragmente ajung să fie legate împreună în timpul Hi-C.
Comentarii recente