Архитектура белкового комплекса указывает на его функцию в сегрегации хромосом
Исследователи из Института Уайтхеда раскрыли архитектуру белкового комплекса, играющего ключевую роль в механизме, направляющем расхождение хромосом во время деления клетки.
При сегрегации хромосом кинетохор служит точкой прикрепления микротрубочек, которые прикладывают значительные силы, растаскивая хромосомы. В клетках человека белковый комплекс, называемый Конститутивной Центромер-Ассоциированной Сетью (CCAN), критически важен для рекрутирования кинетохора в специфическую точку на каждой хромосоме. Без прочного фундамента, обеспечиваемого 16-субъединичным CCAN, связь между хромосомой и кинетохором нарушится, как и сегрегация хромосом с делением клетки.
"CCAN формирует критическое соединение между ДНК и аппаратом сегрегации", — говорит член Института Уайтхеда Иэн Чизмен. "Изучение его организации может рассказать нам, как он специфично нацеливается на правильную часть хромосомы — центромеру — и о свойствах, лежащих в основе его роли в стабильности кинетохора".
Для изучения организации CCAN Кара МакКинли, аспирант лаборатории Чизмена, использовала систему редактирования генома CRISPR-Cas9 для условного нокаута каждой субъединицы, а также для введения меток, заставляющих клетку разрушать заданную субъединицу при добавлении препарата. Предыдущие исследования полагались на RNAi и другие методы для нокдауна экспрессии белков, но ни один не обеспечивал чистого удаления отдельных субкомплексов CCAN, необходимого для определения их положения и функции. Параллельно, изучая все шестнадцать белков CCAN биохимически, МакКинли смогла уточнить взаимосвязи, наблюдаемые в клетках, и установить, как каждый отдельный субкомплекс контактирует с другими. Результаты этой работы опубликованы на этой неделе в журнале Molecular Cell.
"Неожиданностью стало то, что каждый субкомплекс должен контактировать со многими другими субкомплексами, чтобы быть функциональным — они соединены в сеть, а не в цепь", — говорит МакКинли. "Это свойство имеет решающее значение для построения стабильной структуры для сборки кинетохора".
По словам МакКинли, эта модель сети помогает объяснить другую информацию о CCAN. Например, авторы обнаружили, что связи между субкомплексами помогают CCAN переносить изменения, которым он подвергается на протяжении клеточного цикла. Кроме того, предыдущие работы в этой области указывали на важность этих белков в сопротивлении силам, тянущим кинетохор во время сегрегации хромосом; взаимосвязанная сеть взаимодействий, которую определяют авторы, лучше выдерживает силу, чем линейный мост.
Эта структура также может объяснять, где и как формируются кинетохоры. Гистоновый белок CENP-A является эпигенетической меткой центромер, но нуклеосомы CENP-A могут быть редко интегрированы по всей хромосоме без рекрутирования кинетохора. Авторы предполагают, что определённая ими сетевая структура CCAN может соединять две или более молекулы CENP-A, когда создаёт фундамент для кинетохора. Такое сшивание возможно только при высокой концентрации CENP-A, как это и происходит в центромере.