Два белка, контролирующие распределение ядерной ДНК, также регулируют развитие, изменяя экспрессию генов
Учёные полагают, что экспрессия генов в эукариотических клетках частично контролируется неравномерным распределением ДНК в ядре. Исследователи из Института медицинской биологии A*STAR в Сингапуре и их международные коллеги идентифицировали два белка, которые контролируют это распределение. Их открытие имеет важные последствия для понимания болезней и клеточного развития.
- Гетерохроматин — это плотно упакованная ДНК, чьи гены не экспрессируются; он в основном прикреплён к внутренней стороне ядерной оболочки.
- Эухроматин — это рыхло упакованная ДНК, готовая к экспрессии генов; он находится в центре ядра.
Учёные обнаружили, что распределение ДНК зависит от двух белков ядерной оболочки: рецептора ламина B (LBR) и ламина A/C (lamA/C). Оказалось, что ни один из этих белков не экспрессируется в определённом типе фоторецепторных клеток, где распределение гетеро- и эухроматина естественным образом обращено. Когда исследователи удалили оба белка из нормальных клеток мыши, они наблюдали ту же инверсию, доказав, что именно отсутствие этих белков ответственно за такое распределение ДНК.
Мутации в белках ламинов вызывают ряд наследственных заболеваний, включая мышечную дистрофию, увеличение сердца, преждевременное старение и болезни, влияющие на развитие скелета и выработку жира. Изучение этих редких состояний может дать представление о более распространённых проблемах, таких как сердечно-сосудистые заболевания, ожирение и старение.
Более детальное изучение ролей LBR и lamA/C показало, что:
- Белки экспрессируются в разное время эмбрионального развития: сначала LBR, который со временем замещается lamA/C.
- В мышечных клетках белки оказывали противоположное влияние на экспрессию мышечно-специфичных генов: LBR подавлял их, а lamA/C — активировал.
Комбинация дифференциальной экспрессии и активации генов позволяет этим двум белкам управлять клеточным развитием.
Теперь перед учёными стоят новые вопросы: является ли нарушение распределения гетерохроматина причиной или следствием болезней? Что это значит для стабильности генома? Повышает ли это восприимчивость к другим заболеваниям, например, раку?