Учёный разгадал вековую тайну о белках, упаковывающих геном
Исследователь из Медицинского колледжа Университета штата Флорида разрешил вековую загадку о белках, играющих жизненно важную роль в передаче генетического кода человека от одной клетки к другой. Это открытие может привести к поиску новых способов борьбы организма с различными заболеваниями, включая рак.
Более ста лет научные данные поддерживали убеждение, что гистоны — белки, ответственные за упаковку ДНК внутри ядра клеток, — являются высокостабильными и не подвергаются быстрой деградации в организме. Однако учёные не могли объяснить, почему свободные гистоны, если они не разрушаются, не накапливаются в клетках в больших количествах.
Акаш Гунджан, доцент кафедры биомедицинских наук, нашёл доказательства в поддержку своей гипотезы о существовании двух пулов гистонов:
- Стабильный пул используется для упаковки ДНК и может сохраняться в клетке более года.
- Избыточный пул производится клеткой для гарантии, что гистонов хватит для упаковки ДНК (нехватка приводит к гибели клетки). Именно эти избыточные гистоны быстро деградируют, как и другие белки.
Открытие важно, так как проливает свет на то, как организм регулирует белки для сложных задач. Это знание может позволить учёным научиться манипулировать регуляцией белков для борьбы с раковыми клетками и другими заболеваниями. Гунджан и его соавторы опубликовали результаты в журнале Nature Cell Biology.
«Это имеет серьёзные последствия для всех функций ДНК, — сказал Гунджан. — Если ДНК содержит гены и упакована вокруг гистонов, то гистоны на самом фундаментальном уровне регулируют, будут ли эти гены включены или выключены».
Определение механизмов «включения» генов, ответственных за рак и другие болезни, может привести к новым методам лечения.
Организм избирательно использует, хранит или уничтожает белки, когда они не нужны. Для управления белками существует процесс протеолиза (деградации). Гистоны, необходимые для упаковки 3 футов (91 см) ДНК в микроскопическом ядре клетки, должны избегать деградации, чтобы сохранить способность передавать генетический код.
Гистоны, первые очищенные белки, исследуются уже около 125 лет. Загадка заключалась в противоречии: клетки имеют множество копий генов гистонов и производят их с избытком, но избыток не обнаруживался.
«С одной стороны, вы не можете найти избыточные гистоны. С другой стороны, если предположить, что они деградируют, то измерения показывают, что они сохраняются от нескольких месяцев до более чем года», — объяснил Гунджан.
Пять лет исследований привели к открытию двух отдельных пулов гистонов.
«Мы не только впервые показали, что гистоны нестабильны и быстро деградируют, но и что это имеет важные последствия для процессов повреждения и репарации ДНК, которые сильно влияют на образование рака», — заявил Гунджан.
Предыдущие исследования также предполагают, что вновь открытый регулируемый протеолиз гистонов может вносить вклад в различные биологические процессы: от сброса эпигенетических меток на гистонах, регулирующих экспрессию генов, до формирования сперматозоидов.
«Всё это вместе говорит о том, что это очень важное явление», — заключил Гунджан.
Источник: Florida State University