Геном игнорирует гравитацию: 24 часа в симулированной невесомости не нарушили организацию ДНК
Эксперимент показал: повреждения вызывает не микрогравитация, а сопутствующие потоки жидкости — геном при этом сохраняет структуру
Гравитация — постоянная нагрузка на каждую клетку организма, однако её роль в организации генома оставалась неизученной. Группа под руководством Александры Зидовской (Alexandra Zidovska), доцента физического факультета Нью-Йоркского университета, впервые проверила это экспериментально: клетки человека с флуоресцентно меченным хроматином поместили в механизм случайного позиционирования, который имитирует невесомость.
Геном человека упакован чрезвычайно плотно: два метра ДНК сворачиваются в трёхмерную структуру внутри ядра диаметром около 10 микрометров. Отклонения в этой упаковке связаны с нарушениями и болезнями, поэтому вопрос о том, влияет ли на неё гравитация, имеет прямой медицинский выход, в том числе для космических полётов. «Мы не знаем, вызывает ли отсутствие гравитации геномные аберрации», — отметила Зидовская.
Чтобы разделить эффекты собственно невесомости и неизбежных потоков жидкости, возникающих при вращении, исследователи разработали алгоритмы трёхмерного вращения, сводящие потоки к минимуму, — ранее именно они зашумляли результаты. Сравнивались 3 группы клеток: в симулированной микрогравитации с подавленными потоками, под воздействием сильных потоков и контрольная группа без воздействий. Через 24 часа провели детальный физический анализ формы и объёма клетки, ядра, ядерной оболочки, генома и ядрышка.
Результаты выявили неожиданную асимметрию. Под действием потоков клетки вытягивались, а симулированная микрогравитация их форму не меняла. Объём ядра в невесомости увеличился — это означает, что земная гравитация его сжимает, — но толщина и структура ядерной оболочки остались неизменными. Геном сохранил и пространственную организацию, и динамику внутри ядра, а ядрышко в обеих группах стало более гладким. Главным сюрпризом исследования стало, что повреждения ДНК зафиксировали только под действием потоков, а симулированная микрогравитация их не вызвала.
Зидовская подчеркнула, что «за 24 часа геном продемонстрировал невероятную устойчивость к отсутствию гравитации, и это хорошая новость для краткосрочных космических миссий». Однако изменения объёма ядра и структуры ядрышка указывают на то, что при более длительном воздействии эффекты могут накапливаться и влиять на физиологию клетки — особенно с учётом риска ДНК-повреждений, возникающих от других факторов космической среды.
