Біологи з Гарвардського університету і Массачусетського технологічного інституту з'ясували, як змінюється тривимірна структура хроматину (комплексу ДНК, РНК і білків, складових хромосми) при впливі на неї різних епігенетичних регуляторів. Результати роботи були опубліковані в.
Вчені використовували метод надчутливої мікроскопії, щоб вперше отримати зображення просторової організації окремих ділянок хроматину, а також з'ясувати особливості формування 3D структури залежно від епігенетичного впливу. Для цього в клітинах дрозофіли були досліджені 46 геномних домену - ділянок з різним епігенетичним статусом: з активною транскрипцією генів, неактивні і пригнічені. Епігенетичний статус визначався на основі гістонних модифікацій і регуляторних білків, що зв'язуються з доменом. Наприклад, якщо домен переважно зв'язувався з білками групи polycomb, відповідальними за інгібування безлічі генів, його відносили до третьої групи. Для кожного домену з'ясовувалися особливості просторової організації, наприклад, об'єм, довжина, щільність упаковки та інші параметри.
Дослідники з'ясували, що існує чітка залежність між певним епігенетичним статусом домену і властивостями його 3D структури. Обсяг активних доменів був завжди більше обсягу пригнічених. Для активних доменів залежність обсягу від довжини завжди позитивна, а для пригнічених - негативна, тобто чим довша ДНК, тим вона щільніше упакована. Крім того, для доменів з пригніченим епігенетичним статусом характерна незначна взаємодія з сусідніми доменами, тоді як інші можуть сильно перекриватися. Що стосується потенційних механізмів формування просторової організації, то активні і неактивні домени показують властивості фрактальної глобули: у невеликому просторі вони згортаються до тих пір, поки не вмістяться в нім. На щільність упаковки доменів третьої групи впливають білки групи polycomb, які пов'язують між собою різні ділянки хроматину.
Факт того, що просторова організація ділянок хромосоми впливає на активність генів був відомий давно. ТАкже було відомо і те, що епігенетичні фактори, зв'язуючись з ДНК або гістонами, здатні змінювати щільність упаковки хроматину, тим самим активуючи або пригнічуючи генну експресію. Однак цільна картина взаємозв'язку між структурою різних ділянок хромосом і їх епігенетичною регуляцією залишалася невідомою.
Епігенетична регуляція здійснюється механізмами, які не зачіпають саму ДНК, але впливають на функції гена. Наприклад, приєднання метильної групи до одного з нуклеотидів може як активізувати ген, так і вимкнути його. Мішенню епігенетичних факторів може служити не тільки ДНК, але і пов'язані з нею білки-гістони. Ацетилювання гістона викликає його від'єднання від нуклеїнового ланцюжка, що дозволяє запуститися процесам транскрипції.