Регуляторы активности генов могут находиться не только рядом с управляемыми участками ДНК, но и на значительном расстоянии от них. Такие удалённые элементы, называемые дистальными энхансерами, иногда отделены от нужного гена миллионами нуклеотидов и другими генами.
«Существование таких “дистальных” энхансеров кажется безумным», — сказал Бикмор. «Как передать информацию оттуда сюда, к гену, который должен активироваться? Это в значительной степени остаётся вопросом без ответа».
Одно из объяснений связано с образованием петель. Дистальные энхансеры доставляются к регулируемым генам с помощью крупных петель ДНК, точнее хроматина — комплекса ДНК и белков, упаковывающих её. Такие структуры формирует белковый мотор cohesin (когезин), который перемещается вдоль цепи ДНК и вытягивает её в петлю.
Ранее предполагалось, что после сближения участки ДНК соединяются или собираются в единую молекулярную машину. Однако, согласно приведённому ScienceXXI.com описанию, они скорее образуют рыхлое, но плотное скопление, где взаимодействуют непрочно, кратковременно и без строгого порядка. Такие структуры иногда называют конденсатами.
Образующиеся транскрипционные центры отличаются высокой подвижностью и могут выглядеть по-разному в соседних клетках. «В одной клетке петлеобразование происходит здесь, а в следующей оно может происходить уже в другом месте, и вся система меняется невероятно быстро», — отметил Бикмор. Поэтому даже у формально одинаковых клеток, например клеток кожи, работа механизмов регуляции генов в каждый конкретный момент не бывает полностью идентичной.
Петли хроматина — лишь одна из причин, по которым активность гена зависит от пространственной организации окружающего его хроматина. В неделящейся клетке хроматин не сохраняет привычный компактный X-образный вид хромосомы, а разворачивается в структуру, похожую на спутанный клубок. При этом хаотичность условна: плотно упакованные участки называют гетерохроматином, и содержащаяся в них ДНК труднодоступна для факторов транскрипции, поэтому расположенные там гены обычно неактивны. Более рыхлые и доступные области относятся к эухроматину.