Илимпоздордун түшүндүрмөсүнө караганда, адам геномун 4D форматта картага түшүрүү – ДНКнын физикалык түзүлүшү адам биологиясына кандай таасир тийгизерин түшүнүүдөгү маанилүү этап.
АКШдагы Түндүк – Батыш (Northwestern) университети жарыялагандай, алардын илимпоздору адам ДНКсынын физикалык түзүлүшү адам биологиясына кандай таасир тийгизерин түшүнүүгө багытталган тарыхый маанидеги изилдөөнүн алкагында, геномдун убакыт жана мейкиндик боюнча үч өлчөмдүү уюшулушунун бүгүнкү күнгө чейинки эң деталдуу карталарын түзө алышты.
Бул илимий изилдөөнүн өзү жана анын бүтүмдөрү 2025-жылдын декабрь айында абройлуу Nature журналында жарыяланган.
“Адамдын эмбриондук өзөк клеткаларын жана фибробласттарды колдонуу менен алынган жыйынтыктар клеткалар иштеп жатканда жана бөлүнгөндө гендердин кандайча өз ара аракеттенерин, бүктөлөрүн жана орун алмаштырарын кеңири чагылдырган көрүнүштү берет, – деди изилдөөнүн жооптуу авторлорунун бири, Түндүк-Батыш университетинин биохимия жана молекулалык генетика кафедрасынын молекулалык медицина боюнча Дуэйн жана Сьюзан Бернхэм атындагы профессору Фэн Юэ ( Feng Yue) алардын изилдөөсүнүн натыйжасы тууралуу.
Бир эле учурда аталган университеттин Роберт Х. Лури атындагы Комплекстүү рак борборунун (Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center) алдындагы Өркүндөтүлгөн молекулалык анализ борборунун директору жана Рак геномикасы борборунун негиздөөчү директору болгон илимпоз Фэн Юэ кошумчалагандай, “геномдун үч өлчөмдө кандайча бүктөлүп, кайра уюшуларын түшүнүү- клеткалардын кантип иштей турганын билүү үчүн өтө маанилүү.
Бул карталар геномдун түзүлүшү мейкиндикте жана убакыт ичинде гендердин активдүүлүгүн кандайча жөнгө саларын буга чейин болуп көрбөгөндөй деңгээлде көрсөтүп берет”.
Геномдун бирдиктүү маалымат топтомун түзүү
Түндүк-Батыш университетинин маалыматында көргөзүлгөндөй, адамдын геному түз «тепкич» сыяктуу код катары эмес, ядронун ичинде илмек түзүлүштөр сыяктуу жана бөлүкчөлөргө бүктөлүп жайгашат.
Бул физикалык өз ара аракеттенүүлөр кайсы гендер ишке кирип же өчөрүн аныктап, өнүгүүдөн тартып клетканын өздүгүнө жана оорулардын пайда болушуна чейинки көптөгөн процесстерге таасир этет.
Жогорудагы татаалдыкты изилдөө үчүн профессор Юэ жана анын эл аралык кызматташтары фибробласттарга жана адамдын эмбриондук өзөк клеткаларына ар түрдүү геномдук технологияларды колдонуп, бирдиктүү маалымат топтомун түзүштү.
Алардын изилдөөсүнүн жыйынтыгында төмөнкүлөр аныкталган:
- Ар бир клетка түрү үчүн 140 миңден ашык хроматин илмекчелери табылып, ар кандай илмек тирекчелеринин негизги элементтери жана алардын гендердин жөнгө салынышына кошкон салымы.
- Хромосомалык домендердин толук классификациясы жүргүзүлүп, алардын ядронун ичинде кайсы жерде жайгашканы.
- Ар бир гендин коңшу гендерге жана жөнгө салуучу элементтерге карата кандай орунда экенин көрсөткөн, бир клетка деңгээлинде бүтүндөй геномдордун жогорку тактыктагы 3D моделдери.
Бул карталар геномдун архитектурасы клеткадан клеткага кандайча айырмаланарын жана ал айырмачылыктар транскрипция жана ДНКнын репликациясы сыяктуу негизги процесстер менен кандай байланышы бар экенин ачык көрсөтөт.
Геномдун бүктөлүшүн алдын ала болжолдоо
Түндүк – Батыш университети белгилегендей, геномдун 4D түзүлүшүн толук камтый алган бир да технология жок болгондуктан, изилдөөдө колдонулган ыкмалардын мүмкүнчүлүктөрү жана чектөөлөрү да бааланды.
Кеңири салыштырма тестирлөө жүргүзүүнүн негизинде изилдөөчүлөр илмекчелерди, домен чек араларын же ядронун ичиндеги жайгашуунун майда айырмачылыктарын билүүгө кайсы анализ ыкмалары эң ылайыктуу экенин да аныктай алышты.
Бул келечекте ушуга окшош маселелерди изилдеген илимпоздор үчүн жол картасын түзүп берет.
Мындан тышкары, геном өзүнүн ырааттуулугунун (секвенциясынын) негизинде гана кандайча бүктөлөрүн алдын ала божомолдой алган эсептөөчү куралдарды иштеп чыгуу менен, изилдөөнүн авторлору келечектеги илимпоздор үчүн да жол ачышты.
Алар эми генетикалык варианттар – анын ичинде оорулар менен байланышкан варианттар – үч өлчөмдүү геном архитектурасын кандайча өзгөртүшү мүмкүн экенин татаал эксперименттерди жүргүзбөстөн эле баалай алышат.
“Бул жетишкендик патогендик мутацияларды табууну тездетип, тукум куума оорулардын мурда жашыруун болуп келген механизмдерин ачып бере алат.
Адам оорулары менен байланышкан варианттардын көпчүлүгү геномдун коддолбогон аймактарында жайгашкандыктан, бул варианттар негизги ген экспрессиясына кандай таасир тийгизерин жана оорулардын пайда болушуна кантип салым кошорун түшүнүү өтө маанилүү.
Геномдун 3D уюшулушу мындай патогендик варианттар кайсы гендерге таасир этиши мүмкүн экенин алдын ала болжолдоого күчтүү негиз түзүп берет”, – дейт профессор Фэн Юэ ( Feng Yue) илимий ачылыштын маанисин чечмелеп.
Келечектеги изилдөөлөр
Түндүк-Батыш университетинин жазганына караганда, алардын изилдөөсү геномдун функциясын жөн гана анын ырааттуулугун окуу аркылуу түшүнүү мүмкүн эместигин, ошондой эле анын формасы да маанилүү экенин таанытууну күчөтөт.
ДНКнын бүктөлүшү, хроматин илмекчелери, гендердин активдүүлүгү жана клетканын жүрүм-туруму ортосундагы байланышты ачыктай отуруп, изилдөө генетикалык нускамалар тирүү клеткалардын ичинде кантип иштээрин ар тараптуу көз караш менен караган изилдөө багытын да жакындатат.
Келечекте профессор Юэ бул куралдар акырындап геномдун туура эмес бүктөлүшү рак, өнүгүүнүн бузулуштары жана башка ооруларга кандайча себеп болоорун чечмелөөгө жардам берет деп үмүттөнөт.
Бул структуралык геномикага негизделген диагностика жана терапиялар үчүн жол ачышы мүмкүн.
“Лейкемия жана мээ рагы сыяктуу рак түрлөрүндө 3D геномдун өзгөрүүлөрүн байкадык. Кийинки максатыбыз – бул түзүлүштөрдү эпигенетикалык ингибиторлор сыяктуу дары-дармектер менен так аныктап, көзөмөлдөөгө кантип мүмкүн экенин изилдөө”, – деди окумуштуу.
Илимий терминдерге түшүндүрмө:
Адамдын геному – адам организминин бардык хромосомаларын түзгөн дезоксирибонуклеин кислотасынын (ДНК) болжол менен үч миллиард жуп негиздеринин толук жыйындысы. Адамдын геномуна ДНКнын коддоочу аймактары кирет, алар адам организминдеги бардык гендерди (20 000ден 25 000ге чейин) коддойт, ошондой эле ДНКнын эч бир генди коддобогон аймактары да бар. Адам геномунун толук ДНК ырааттуулугу 2003-жылга карата аныкталган.
Фибробласттар – туташтыргыч ткандын көп функциялуу клеткалары, алар клеткадан тышкаркы матрицаны (ECM) жана коллагенди өндүрүү аркылуу органдардын каркасын түзөт.
Алар ткандардын бекемдигин сактоодо, иммундук жөнгө салууда жана жарааттын айыгышында өтө маанилүү роль ойнойт.
Фибробласттар калыбына келүү процессинин негизги катышуучулары катары жаракат алган жерлерге тез көбөйүп жана көчүп барып, жаңы ткандын пайда болушуна шарт жаратат.
Бирок алардын ашыкча активдүүлүгү ооруларда фиброзго (тыртык пайда болууга) алып келиши мүмкүн, ошондуктан алар ден соолук үчүн да, патологиялык абалдарда да абдан маанилүү.
Хроматин илмектери – геномдун бир эле хромосомада жайгашкан алыскы ДНК участоктору физикалык мейкиндикте жакындашкандагы структуралык, үч өлчөмдүү уюштуруучулук элементтери. Бул түзүлүштөр гендердин жөнгө салуусунда маанилүү рол ойнойт.
Хромосомдук домендер – хроматинди уюштуруунун структуралык жана функционалдык бирдиктери.
Бул бирдиктер (бир нече жүз килобаздан 1 Мбга чейин) туруктуу, консервативдүү жана иерархиялык структураны түзүп, интерфаза учурунда (клетканын генетикалык материалын (ДНК) туура көчүрүп, бөлүнүүгө даярдоо процесси) гендердин жөнгө салынышына жана хромосомалардын бүктөлүшүнө жардам берет.
Геномдун бүктөлүшү – ядро ичиндеги хроматин илмектеринин жогорку уюшулган үч өлчөмдүү мейкиндиктик жайгашуусу.
Бул адамдын узундугу болжол менен 2 метр болгон ДНКсын бир нече микрометр өлчөмүндөгү ядрого компакттуу түрдө салууга мүмкүндүк берет.
Мындай уюшкан структура алыскы ДНК сегменттерин жакындатат жана натыйжада ген экспрессиясын, репликацияны жана клетканын өздүк таанылышын (иденттүүлүгүн) жөнгө салат.
3D геном – клетканын ядросунда хроматиндин мейкиндиктик, үч өлчөмдүү уюштурулушу жана пакеттелиши.
Ал ДНКнын сызыктуу тизмесин гана эмес, анын кантип бүктөлүп, кандайча жайгашканын да аныктайт.
Ар кандай ыкмалардын жардамы менен 3D геномика геномдун мейкиндиктик архитектурасынын гендердин күйгүзүлүшүнө жана өчүрүлүшүнө тийгизген таасирин түшүнүүгө мүмкүндүк берет.
Бул процесс нормалдуу өнүгүүдө да, оорулардын пайда болушунда да негизги роль ойнойт.
Эпигенетикалык ингибиторлор (эпи-дарылар) – ооруларды жараткан патологикалык эпигенетикалык өзгөрүүлөрдү, ДНКнын өзүнүн ырааттуулугун өзгөртпөстөн, өзгөртө алган терапевтикалык дарылардын түрү.
Алар ген экспрессиясын көзөмөлдөгөн ферменттерди басаңдатып, клетканын нормалдуу функциясын калыбына келтирип, рак илдетинин ар кандай түрлөрүн дарылоодо колдонулат.
Шилтемелер:
- Маалымат макала Түндүк – Батыш университетинин https://news.northwestern.edu/stories/2025/12/scientists-map-the-human-genome-in-4d интернет баракчасындагы материалдын негизинде жазылды.
- Маалымат макалага негиз берген илимий изилдөө Nature журналында https://www.nature.com/articles/s41586-025-09890-3 жарыяланган.
- Cүрөт unsplash.com сайтынан алынды, автору Mjh Shikder.
- Илимий терминдерге түшүндүрмөнү Эл Илим коомдук фонду даярдады.
