Гравитация не властна над ДНК: сутки в симулированной невесомости не изменили геном

Сила притяжения постоянно воздействует на каждую клетку живого организма, но её фундаментальное влияние на архитектуру генома до сих пор оставалось загадкой. Команда ученых под началом Александры Зидовской, доцента кафедры физики Нью-Йоркского университета, впервые провела эмпирическую проверку: человеческие клетки с люминесцентными маркерами хроматина поместили в специальный прибор для рандомизированного позиционирования, воссоздающий условия невесомости.

Человеческий геном обладает колоссальной плотностью упаковки: двухметровая нить ДНК компактизирована в трехмерную матрицу внутри клеточного ядра размером всего около 10 микрометров. Любые дефекты этой сложной укладки чреваты патологиями и тяжелыми заболеваниями, поэтому понимание роли гравитации критически важно для медицины, включая сферу пилотируемой космонавтики. «Нам еще предстоит выяснить, способна ли бедные гравитационные условия провоцировать генетические сбои», — пояснила Зидовская.

Чтобы изолировать истинное влияние микрогравитации от неизбежных жидкостных течений, порождаемых вращением аппарата, физики создали инновационные алгоритмы трехмерного вращения, минимизирующие такие завихрения, которые раньше искажали данные. В эксперименте сопоставлялись три клеточные популяции: в условиях имитированной невесомости с купированными течениями, под интенсивным гидродинамическим воздействием, а также контрольные образцы. Спустя сутки специалисты выполнили комплексный биофизический скрининг морфологии и объема самих клеток, ядер, ядерных мембран, хроматина и ядрышек.

Итоги анализа продемонстрировали поразительную диссоциацию эффектов. Жидкостные потоки деформировали и вытягивали клетки, тогда как чистая микрогравитация их внешнюю форму не затрагивала. При этом объем ядра в условиях невесомости увеличился, что свидетельствует о постоянном компрессионном действии земной гравитации, хотя толщина и целостность ядерной оболочки остались прежними. Пространственная топология и внутриядерная динамика генома не нарушились, а ядрышки в обеих экспериментальных группах приобрели более гладкие очертания. Ключевым открытием стало то, что разрывы ДНК регистрировались исключительно в зонах турбулентных потоков, в то время как симуляция невесомости к ним не привела.

Зидовская акцентировала внимание на том, что «даже за сутки геном продемонстрировал феноменальную резистентность к дефициту гравитации, что внушает оптимизм в контексте непродолжительных космических экспедиций». Тем не менее, зафиксированные сдвиги объёма ядра и морфологии ядрышка намекают на кумулятивный характер изменений при пролонгированном пребывании в космосе, способный отразиться на клеточной физиологии — особенно с учетом угрозы повреждений ДНК, спровоцированных иными космическими агентами.

Источник: iXBT