Ospitato nel nucleo, la cromatina è costituita da DNA e proteine strettamente impacchettati. Una forma di cromatina, l'eterocromatina si è rivelata difficile da visualizzare a causa della sua flessibilità e delle dimensioni molto ridotte. Attestazione:Yoshimasa Takizawa/OIST
Per decenni, gli scienziati potevano solo speculare sulla forma dell'eterocromatina, un tipo di cromatina che consiste di DNA e proteine strettamente imballati. Recentemente, però, ricercatori dell'Okinawa Institute of Science and Technology, Graduate University (OIST) e Waseda University hanno potuto definire la propria struttura grazie a nuove, imaging ad alto contrasto nella microscopia crioelettronica. Il loro lavoro appare questo gennaio sulla rivista Cellula molecolare .
La nuova ricerca mostra che, anche se fitto, l'eterocromatina è forse meno densa di quanto si pensasse in precedenza. Costituita da nucleosomi, fasci a forma di rotolo di DNA e proteine, l'eterocromatina è collegata da una caratteristica simile a un velcro chiamata "Heterochromatin Protein 1 (HP1)". Questa caratteristica fondamentale consente al corpo di "bloccare" i geni in modo che non possano essere trascritti.
"La vita come la conosciamo si basa su questi principi, " disse Mattia Lupo, uno dei principali autori dell'articolo e capo della Molecular Cryo-Electron Microscopy Unit presso l'Okinawa Institute of Science and Technology, Graduate University (OIST).
"Questo lavoro è un esempio di una collaborazione molto fruttuosa, che non sarebbe stato possibile da nessuno dei gruppi di ricerca da solo, " disse Hitoshi Kurumizaka, l'autore principale dello studio presso la Waseda University. Là, insieme a Shinichi Machida, un assistente professore a Waseda e co-primo autore della carta, i ricercatori hanno purificato con successo l'eterocromatina in vitro. I ricercatori dell'OIST hanno ripreso questi campioni in ghiaccio amorfo simile al vetro, che contiene centinaia di pezzi di eterocromatina, al microscopio crioelettronico.
Costituito da nucleosomi - fasci a forma di rotolo di DNA e proteine - l'eterocromatina è collegata da una caratteristica simile a un velcro chiamata Heterochromatin Protein 1. Credito:Yoshimasa Takizawa/OIST
Utilizzando un algoritmo informatico per classificare le singole particelle per tipo, gli scienziati hanno tagliato quelle particelle rivolte nella stessa direzione. Quindi, hanno impilato questi ritagli digitali uno sopra l'altro, combinando centinaia di immagini per creare un'immagine più chiara. Wolf ha dimostrato il concetto mettendo le mani una sopra l'altra.
"Se tutto si adatta perfettamente, allora i pollici e tutte le dita si allineano, " Egli ha detto, "e ottieni una risoluzione più alta."
Sulla base di queste immagini, Wolf e i suoi colleghi hanno creato ricostruzioni tridimensionali dell'eterocromatina. Data la flessibilità della struttura, era difficile farsi un'idea precisa della sua forma, disse Yoshimasa Takizawa, capogruppo dell'unità e co-primo autore dell'articolo. Takizawa ha raccolto centinaia di migliaia di immagini di singole particelle per ottenere una migliore risoluzione.
"Siamo rimasti sorpresi da come appariva, " disse della forma dell'eterocromatina, "ma questo potrebbe essere coerente con altre funzioni, come il legame di altre proteine al DNA esposto".
Nel futuro, i ricercatori sperano di utilizzare le loro conoscenze per comprendere strutture di ordine superiore, come intere stringhe di nucleosomi.
