Японские ученые из Университета Токио показали, какие механизмы регулируют распределение центромер в ядре при делении клеток. Это поможет в разработке искусственных систем, подобных клеткам. Исследование опубликовано в журнале Nature Plants.
Центромеры — это участок хромосом, который играет особое значение при делении клеток. Во время этого процесса центромеры расходятся в разные стороны клетки. По окончании деления и образования ядра центромеры в нем располагаются особым образом. Если центромеры при этом находятся по одну сторону в ядре, то такое расположение называется конфигурацией Рабла. У некоторых видов, напротив, центромеры находятся по разные стороны ядра. До сих пор не было понятно, какую биологическую функцию играют такие конфигурации, а также каким молекулярным механизмом они регулируются.
В качестве модели ученые использовали резуховидку Таля (Arabidopsis thaliana). В клетках этого растения центромеры обычно не расположены согласно конфигурации Рабла, поэтому ученые также создали мутантную особь с соблюдением этой конфигурации. Далее исследователи выявили молекулярный механизм, стоящий за пространственным расположением центромер. Он состоит из двух этапов. В первом участвует комплекс CII-LINC, состоящий из белка конденсина II (CII) и линкера нуклео- и цитоскелета (LINC). Этот комплекс служит медиатором при распределении центромер в клетке во время поздней анафазы и телофазы — последних двух фаз деления клетки. На втором этапе регуляции белок CRWN стабилизирует центромеры в ядерной ламине.
Чтобы оценить биологическое значение пространственного расположения центромер в ядре, ученые сравнили профили генетической экспрессии в резуховидке Таля и в ее мутантной форме. Так как от расположения центромер меняется и расположение генов, исследователи ожидали увидеть изменения в их экспрессии, но их не было. Однако оказалось, что пространственное расположение имеет значение для защиты от стресса, связанного с повреждениями ДНК. У резуховидки-мутанта при внесении повреждений в ДНК гораздо медленнее развивались органы.
В дальнейшем биологи собираются выяснить, за счет чего может меняться пространственное расположение определенных участков ДНК. В будущем благодаря этому могут появиться технологии, которые позволят искусственным образом организовывать ДНК в ядре клеток. Это поможет в разработке устойчивых к стрессу организмов. Кроме того, вероятно, будет возможным вносить новые свойства и функции в клетки, меняя пространственную организацию ДНК, но не воздействуя на нуклеотиды.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
