Ученые из Центра нанотехнологий при Университетском колледже Лондона (Великобритания) и Государственного университета Нью-Мексико (США) впервые измерили массу хромосом в человеческом организме при помощи рентгеновских лучей. Как рассказывается в исследовании, опубликованном в журнале Chromosome Research, это удалось сделать за счет Diamond Light Source — ускорительного комплекса, источника синхротронного излучения третьего поколения, расположенного в графстве Оксфордшир.
Для начала ученые определили количество электронов во всех 46 хромосомах человека (23 пары) — главных структурно-функциональных элементах клеточного ядра, которые несут гены, расположенные в линейном порядке, и ответственны за хранение и воспроизводство генетической информации. Как оказалось, эти структуры примерно в 20 раз тяжелее содержащихся в них четырех копий 3,5 миллиарда пар оснований ДНК: дело в том, что помимо них, хромосомы состоят из белков, выполняющих множество функций — от считывания ДНК до регулирования процессов делений клеток и плотной «упаковки» в них двухметровых нитей этой макромолекулы.
«Ученые занимаются изучением хромосом уже 130 лет, но части этих сложных структур все еще малоизучены. Мы впервые смогли точно определить их массу. Так, измерения показали, что 46 хромосом в каждой нашей клетке весят 242 пикограмма (триллионные доли грамма). Это тяжелее, чем мы ожидали, и, вероятно, указывает на необъяснимую избыточную массу хромосом», — рассказал старший автор исследования профессор Ян Робинсон.
Метод, который использовали ученые, называется рентгеновской птихографией — это сканирующая техника получения изображений объектов, размеры которых значительно превышают поперечные размеры фокального пятна (электронов, рентгеновского излучения) на образце. Она включает в себя сшивание дифракционных картин, возникающих при прохождении рентгеновского луча через хромосомы, для создания высокочувствительной трехмерной реконструкции.
Высокого разрешения достигли благодаря тому, что луч Diamond Light Source был в миллиарды раз ярче, чем Солнце: очень большое количество фотонов проходило через него в конкретный момент времени. Хромосомы были изображены в метафазе — прежде чем они собирались разделиться по двум дочерним клеткам.
