Два неожиданных белка могут стать ключом к созданию искусственных хромосом

Ученые из Института Уайтхеда обнаружили, что два белка, ранее считавшиеся лишь вспомогательными, на самом деле являются главными "звездами" процесса сборки кинетохоры в человеческих клетках.

Кинетохора жизненно важна для правильного распределения ДНК во время деления клетки. Это открытие предполагает, что ученые смогут стимулировать сборку кинетохоры, что может привести к созданию новых инструментов генетических исследований, таких как эффективное создание искусственных человеческих хромосом.

"Когда вы действительно хорошо понимаете процесс, он может стать инструментом. И я думаю, это хороший пример", — говорит член Института Уайтхеда Иэн Чизмен.

Роль кинетохоры в делении клетки

В начале деления кинетохора состоит из нескольких белков, связанных с центромерой хромосомы. По мере прогрессирования деления дополнительные белки кинетохоры присоединяются к центромере, в конечном итоге формируя полный комплекс из около 100 белков. Затем длинные белковые филаменты из противоположных сторон клетки захватывают кинетохоры сестринских хроматид и растаскивают их, обеспечивая каждой будущей клетке копию ДНК.

Эксперимент по перестройке сборки

Чтобы определить, какие белки необходимы для самосборки кинетохоры, Карен Гаскойн, постдок из лаборатории Чизмена, переместила три ключевых белка с их нормального местоположения на центромере в другое место на ДНК хроматид.

• Белок CENP-A, считавшийся жизненно важным для сборки, при перемещении привлек лишь несколько компонентов кинетохоры.
• Белки CENP-C и CENP-T, будучи перемещенными, привлекли почти все белки кинетохоры к своему новому местоположению и способствовали сборке работоспособной временной кинетохоры, способной разделять сестринские хроматиды.

"Это говорит нам о том, что эти два белка необходимы и достаточны для построения кинетохоры даже в отсутствие CENP-A", — говорит Гаскойн, чьи результаты опубликованы в выпуске журнала Cell от 29 апреля.

Перспектива для искусственных хромосом

Новая способность формировать кинетохору в любом месте ДНК может быть особенно полезна для создания искусственных человеческих хромосом. Такие наборы генов можно использовать для вставки новых генов в клетку, минуя рискованный метод с использованием вирусов.

Широкому использованию искусственных хромосом мешает неспособность ученых снабдить их кинетохорами. Без кинетохор искусственные хромосомы не могут передаваться от исходных клеток последующим поколениям.

Совершенствуя сборку кинетохоры с использованием только CENP-C и CENP-T, Гаскойн работает над преодолением этого недостатка.

"Нам интересно посмотреть, можно ли обойти необходимость в центромере, просто добавив эти два белка в искусственную хромосому", — говорит Гаскойн. "И тогда клетка сама построит кинетохору, что позволит искусственной хромосоме сегрегировать во время деления клетки".