Международная исследовательская группа открыла новый инструмент упаковки ДНК. Ученые продемонстрировали механизм работы белкового комплекса структурной поддержки хромосом (Smc5/6). Оказалось, что белок формирует хромосомные петли, чтобы компактно расположить огромную молекулу ДНК в ядре клетки. Исследование опубликовано в журнале Nature.
ДНК в клетке находится в сильно уплотненном состоянии. Почти 2 метра информационной матрицы упакованы в специальные структуры — хромосомы. В течение своей жизни клетке постоянно нужно активировать те или иные гены, так что хромосомы — крайне динамичные конструкции. Их приходится постоянно «распутывать», чтобы достать из них нужную информацию, а затем «сворачивать» обратно. Пространственная организация хромосом в ядре клетки также крайне важна. Расположение хромосом играет ключевую роль в клеточном делении, репарации ДНК и так далее. За все эти процессы отвечают специальные SMC-белки (Structural Maintenance of Chromosomes — структурная поддержка хромосом).
SMC — большое семейство протеинов. Эукариотические организмы имеют шесть типов SMC-белков (Smc1 — Smc6), они образуют три комплекса. Функции первых двух комплексов ученым известны. Когезин (Smc1/Smc3) удерживает сестринские хроматиды вместе. Конденсин (Smc2/Smc4) участвует в расхождении хромосом во время клеточного деления. Назначение комплекса Smc5/6 по большей части оставалось загадкой для молекулярных биологов.
В данной работе ученые из Каролинского института совместно с сотрудниками Института биофизики Общества Макса Планка описали механизм работы комплекса Smc5/6. Исследователи выделили белок Smc5/6 из дрожжей (Saccharomyces cerevisiae). При помощи микроскопа сверхвысокого разрешения ученым удалось визуализировать процесс контакта белкового комплекса с молекулой ДНК.
Результаты показали, что Smc5/6 при помощи молекулы АТФ создает петли из нити ДНК. Более того, для образования петли ДНК необходимо взаимодействие двух комплексов Smc5/6. Одиночные белки способны только перемещаться вдоль молекулы ДНК.
«Наши результаты показывают, что комплекс Smc5/6 регулирует "сворачивание" ДНК. Это открытие расширяет наше представление о хромосомной динамике в клетке», — прокомментировала Камилла Бьеркегрен, профессор кафедры клеточной и молекулярной биологии Каролинского института.
Предыдущие исследования показали, что Smc5/6 важен для антивирусной защиты организма. Белковый комплекс также играет роль в патогенезе некоторых видов рака и важен для нормального развития плода. В будущем исследователи планируют изучить, как эти свойства Smc5/6 связаны с обнаруженным механизмом работы белка.
«Следующий шаг нашего исследования — выяснить, как способность комплекса Smc5/6 образовывать петли ДНК влияет на его функцию в клетках», — поделилась планами Камилла Бьеркегрен.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
