Учёные выяснили, как гравитация влияет на человеческий геном, и получили данные о работе клеток в условиях, близких к невесомости. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances. Работа может помочь понять, как космические полёты воздействуют на организм человека.
Геном представляет собой одномерную последовательность длиной около двух метров, упакованную в трёхмерную структуру внутри клеточного ядра размером примерно 10 микрометров. Его организация связана с функциями клетки, а нарушения этой структуры могут приводить к раку и проблемам развития. При этом роль гравитации в формировании генома до сих пор оставалась недостаточно изученной.
Группа Нью-Йоркского университета создала специальную установку для наблюдения за геномом в живых клетках. Клетки помещали в ёмкости без воздушных пузырьков, а затем вращали по двум независимым осям, имитируя микрогравитацию — состояние невесомости на Земле. Исследователи также разработали алгоритмы, которые уменьшали возникающие при вращении потоки жидкости и позволяли отдельно оценить их влияние.
В эксперименте сравнивали клетки, находившиеся 24 часа в условиях смоделированной микрогравитации с минимальными потоками, клетки под воздействием сильных потоков и клетки, которые не подвергались такому воздействию. С помощью методов трёхмерной визуализации учёные изучили форму и объём клеток и ядер, состояние ядерной оболочки, организацию генома, его движение, возможные повреждения ДНК и изменения ядрышка.
Потоки жидкости вытягивали клетки, тогда как микрогравитация не меняла их форму. При отсутствии гравитации объём ядра увеличивался, но толщина и строение ядерной оболочки оставались прежними. Геном сохранял обычную организацию и динамику, а повреждения ДНК возникали при воздействии потоков, но не в условиях смоделированной микрогравитации. Ядрышко становилось более гладким в обоих вариантах воздействия.
«Наши данные показывают, что геном, его организация и динамика невероятно устойчивы и, по-видимому, не зависят от наличия или отсутствия гравитации после 24 часов», — заявила руководившая исследованием доцент кафедры физики Нью-Йоркского университета Александра Зидовска. По её словам, при сопоставимой продолжительности пребывания в космосе структура генома может изменяться лишь незначительно, однако при более длительном воздействии эти изменения способны усилиться, а повреждение ДНК в космосе может повлиять на клетки. Как сообщает Нью-Йоркский университет, исследование частично профинансировали Национальный научный фонд и Национальные институты здравоохранения США.