Ученые впервые измерили массу хромосомы человека

Используя мощный источник рентгеновского излучения в британской национальной лаборатории синхротронной науки Diamond Light Source, физики смогли определить индивидуальные массы всех 46 хромосом в клетках человека.

Было обнаружено, что массы были значительно выше, чем ожидалось - примерно в 20 раз выше, чем ДНК, содержащаяся в них - вероятно, отражая дополнительную массу других неизвестных элементов внутри хромосом, которые нам еще предстоит обнаружить, предполагают исследователи.

"Массу ДНК мы знаем из проекта "Геном человека", но мы впервые смогли точно измерить массы хромосом, которые включают эту ДНК", - сказал биофизик Ян Робинсон из Университетского колледжа Лондона.

"Наши измерения показывают, что 46 хромосом в каждой из наших клеток весят 242 пикограмма (триллионные доли грамма). Это тяжелее, чем мы ожидали, и, это указывает на необъяснимую избыточную массу хромосом".

Хромосомы - это маленькие нитевидные пакеты ДНК, которые можно найти в ядрах клеток живых организмов. Каждая хромосома содержит одну молекулу ДНК, которая, в свою очередь, содержит генетические инструкции для развития и жизни этого организма.

У человека 23 пары хромосом, представляющие 22 пары пронумерованных хромосом (аутосом) и одну пару половых хромосом. Хромосомы удерживают внутреннюю ДНК от распада, помогая поддерживать ее структуру в процессе репликации клеток.

Хромосомы были впервые обнаружены в 19 веке, и с тех пор ученые многое узнали об их роли в поддержании функциональности живых организмов. Однако мы еще многого не понимаем. В этом случае ученые использовали технику, называемую жесткой рентгеновской птихографией, чтобы исследовать их внутренности.

Это включает использование типа ускорителя частиц, называемого синхротроном, для получения мощного пучка рентгеновских лучей. Когда эти рентгеновские лучи проходят через хромосомы, их дифракция создает интерференционную картину, которую ученые могут использовать для создания трехмерной реконструкции этой хромосомы с высоким разрешением. Исследователи визуализировали лейкоциты человека в метафазе (фаза клеточного цикла, в которой хромосомы конденсируются) и непосредственно перед клеточным делением, когда 46 хромосом внутри каждой клетки плотно упаковали ДНК внутри.

Используя эту технику, исследователи смогли определить количество электронов или электронную плотность в хромосоме. Масса электронов хорошо известна; Фактически, масса покоя электронов - одна из фундаментальных физических констант. Таким образом, исследовательская группа смогла использовать это для расчета массы хромосомы.

Не совсем понятно, что могло объяснить неожиданную массу, которую обнаружили исследователи, но выводы здесь могут иметь неисчислимые преимущества для науки, помогая нам лучше понять, как работают наши тела и почему что-то иногда идет не так.

"Лучшее понимание хромосом может иметь важные последствия для здоровья человека", - сказала биолог Арчана Бхартия из Университетского колледжа Лондона. "В медицинских лабораториях проводится огромное количество исследований хромосом для диагностики рака по образцам пациентов. Поэтому любые улучшения наших способностей к отображению хромосом были бы очень ценными".