L’organisation du génome humain repose sur la physique de différents états de la matière, tels que le liquide et le solide, a découvert une équipe de scientifiques. Les résultats, qui révèlent remark la character physique du génome modify à mesure que les cellules se transforment pour remplir des fonctions spécifiques, indiquent de nouvelles façons de mieux comprendre la maladie et de créer des thérapies améliorées pour le cancer et les troubles génétiques.



Le génome est la bibliothèque d’informations génétiques essentielles à la vie. Chaque cellule contient la bibliothèque entière, mais elle n’utilise qu’une partie de ces informations. Des forms particuliers de cellules, comme un globule blanc ou un neurone, n’ont que certains  » livres  » ouverts, ceux contenant des informations pertinentes pour leur fonction. Les chercheurs ont longtemps cherché à déterminer comment le génome gère ces énormes bibliothèques et permet d’accéder aux  » livres  » nécessaires, tout en rangeant ceux qui ne sont pas utilisés.

Dans l’étude récemment publiée, qui paraît dans la revue Physical Overview Letters, les chercheurs ont révélé remark cela se produit dans une cellule.



« Nous avons constaté que les events du génome utilisées sont liquides, tandis que les events inutilisées forment des îles solides », explique Alexandra Zidovska, professeure adjointe au département de physique de l’Université de New York et auteur principal de l’étude. « Ces îles de kind solide servent d’étagères de bibliothèque contenant les livres contenant des gènes actuellement non utilisés, tandis que la partie du génome liquide agit comme un » livre ouvert « , qui est facilement obtainable et utilisé pour la vie et la fonction d’une cellule.  »

L’information génétique du génome est codée dans la molécule d’ADN. Une lecture et un traitement corrects de ces informations sont essentiels pour la santé humaine et le vieillissement. Dans une cellule humaine, le génome, qui contient le code génétique, est logé dans le noyau de la cellule. À peine 10 micromètres, soit approximativement 10 fois in addition petit que la largeur d’un cheveu humain, il stocke approximativement deux mètres d’ADN.

Stocker cette grande quantité d’informations génétiques dans un si petit espace nécessite un emballage de telle sorte que chaque morceau d’ADN, et donc de code génétique, soit facilement accessible en cas de besoin.

Ce qui avait été moins compris, c’est comment cette data était stockée et quel était le rôle de la physique dans celle-ci.

Pour explorer ce phénomène, les chercheurs, qui comprenaient également Iraj Eshghi et Jonah Eaton, candidats au doctorat à NYU, ont comparé les cellules avant et après leur spécialisation.

Furthermore précisément, les scientifiques ont cartographié les mouvements du génome dans les noyaux des cellules souches de souris – celles qui n’ont pas encore de fonction spécialisée, mais sont sur le level de devenir n’importe quel variety de cellule, comme un neurone ou un globule blanc – puis ont laissé ces cellules subissent une différenciation en cellules neuronales avant de cartographier à nouveau les mouvements génomiques. Ce faisant, ils ont généré les toutes premières cartes des mouvements d’un génome avant et après la différenciation cellulaire.

Ici, ils ont découvert que les cellules souches gardent leur génome « ouvert », ce qui le rend aussi obtainable qu’un livre ouvert, les « webpages génétiques » étant facilement accessibles.

Cependant, la cartographie a également montré qu’une fois qu’une cellule souche devient une cellule spécialisée, par ex. un neurone, cette cellule spécialisée ne garde facilement obtainable que les events du génome nécessaires à sa fonction spécifique. Il range les get-togethers inutilisées du génome sur des « étagères ». Cela laisse as well as d’espace pour les informations qui sont activement lues et traitées.

« Ces mouvements nous indiquent exactement à quel place le génome est available à un endroit donné du noyau cellulaire », explique Zidovska. « De in addition, ces mouvements révèlent l’état physique de différentes get-togethers du génome, avec des functions liquides correspondant à de l’ADN faiblement emballé et des events solides correspondant à des gels d’ADN étroitement emballés. L’emballage du génome dans ces différents états de la matière a un effects immediate sur le génome l’accessibilité les functions liquides sont accessibles, contrairement aux events de style solide. Ce qui est étonnant, c’est que cette organisation repose sur la physique de différents états de la matière, liquide et solide.

« La mesure des mouvements de functions distinctes du génome nous a permis de montrer ces différentes propriétés physiques de différentes parties du génome, et ainsi de comprendre l’organisation du génome – le » système de bibliothèque  » de la cellule « , ajoute-t-elle.

Un système de classement cellulaire approprié est vital pour la santé humaine, notent les chercheurs.

 » Considérant le grand nombre de styles de cellules dans le corps humain, si un livre est manquant ou égaré dans cette bibliothèque cellulaire, cela peut entraîner des informations manquantes ou inutiles, pouvant entraîner des troubles du développement et héréditaires ainsi que des afflictions telles que le cancer « , explique Zidovska. « Par conséquent, révéler comment le génome est organisé à l’intérieur du noyau cellulaire est essentiel pour notre compréhension de ces circumstances et maladies. De furthermore, ces connaissances peuvent nous aider à concevoir de futures thérapies et diagnostics de ces difficulties. »

La recherche a été financée par des subventions de la Countrywide Science Foundation (Vocation PHY-1554880, CMMI-1762506 et NYU MRSEC DMR-1420073), des Countrywide Institutes of Wellness (R00-GM104152) et d’une bourse Whitehead de l’Université de New York pour la faculté junior en biomédical et Sciences Biologiques.