Forskare vid MIT har upptäckt att genomets tredimensionella struktur inte försvinner helt under celldelning, som länge trott. Istället förblir små loopar kända som mikrokompartiment intakta och stärks till och med, vilket potentiellt förklarar korta toppar i genaktivitet under mitos. Denna upptäckt utmanar traditionella syner på hur celler upprätthåller genetisk reglering över delningar.
I årtionden har forskare antagit att under mitos — fasen av celldelning där kromosomer kondenseras och dupliceras — försvinner genomets intrikata 3D-arkitektur tillfälligt, bara för att formas om efteråt. Denna modell antydde en 'tom tavla' utan genrelaterad struktur, vilket tillåter en ren återställning av genetisk aktivitet.
Nya fynd från MIT, publicerade i Nature Structural and Molecular Biology, vänder upp och ner på denna idé. Med en högupplöst kartläggningsteknik kallad Region-Capture Micro-C (RC-MC), utvecklad av teamet 2023, identifierade forskarna 'mikrokompartiment' — små loopar som förbinder enhancers (reglerande DNA-segment) med promotores (genens startpunkter). Dessa loopar kvarstår genom mitos och blir mer uttalade när kromosomer komprimeras.
"Denna studie hjälper verkligen till att klargöra hur vi ska tänka kring mitos. Tidigare sågs mitos som en tom tavla, utan transkription och utan struktur relaterad till genaktivitet. Och nu vet vi att det inte stämmer helt," sade Anders Sejr Hansen, biträdande professor i biologisk ingenjörsvetenskap vid MIT.
De stärkta looparna kan hjälpa celler att 'minnas' genetiska interaktioner före delning, och broar genomstruktur till funktion — en långvarig utmaning i fältet. Huvudförfattaren Viraat Goel PhD '25 noterade: "Fynden hjälper till att koppla genomets struktur till dess funktion i att hantera hur gener slås på och av, vilket har varit en utestående utmaning i fältet i årtionden."
Denna ihållighet belyser också en mystisk transkriptionsutbrott som observerats sedan 1960-talet, med toppar bekräftade i studier från 2016 och 2017. Mikrokompartiment nära aktiva gener bildas oavsiktligt på grund av komprimering, och aktiverar transkription kortvarigt innan cellen beskär dem i G1-fasen efter delning.
Seniora författare inkluderar Hansen och Edward Banigan, med medförfattare Leonid Mirny vid MIT och Gerd Blobel vid University of Pennsylvania. Arbetet, finansierat av NIH och andra, öppnar frågor om hur cellstorlek och form påverkar dessa strukturer.