Белок FACT способен разматывать нуклеосомы без затрат энергии
Исследователи из Института биоорганической химии РАН и МГУ совместно с Университетом Юты впервые применили метод FRET-микроскопии, чтобы показать способность нуклеосом обратимо разматываться под действием белка FACT без расхода энергии. Полученные данные помогут понять роль этого белкового комплекса в активно делящихся клетках опухолевых тканей. Результаты опубликованы в Nature Structural & Molecular Biology.
ДНК компактно упакована в ядре клетки. Её организацией занимаются специальные белки, которые вместе с ДНК образуют хроматин. Единицей его компактизации служит нуклеосома. Её часто сравнивают с катушкой ниток, где «нить» ДНК намотана на «бобину» из гистоновых белков. Плотная упаковка нарушается во время транскрипции — активного считывания генетической информации. Белковый комплекс FACT облегчает транскрипцию, взаимодействуя с нуклеосомой. Хотя это взаимодействие было показано ранее, важные детали процесса удалось выяснить только сейчас.
Учёные изучили взаимодействие фактора FACT с нуклеосомой методом одночастичной FRET-микроскопии (spFRET). В соседние петли нуклеосомной ДНК вводятся флуоресцентные метки: донор и акцептор энергии. При возбуждении донора лазером, если он находится близко к акцептору, происходит передача энергии. Чем ближе метки, тем ярче сигнал от акцептора. Так можно отслеживать расстояние между петлями ДНК и оценивать, насколько плотно свёрнута нуклеосома. Это уникальная для России разработка, позволяющая изучать структурные изменения в комплексах нуклеосом с разрешением в несколько нанометров для каждой молекулы в отдельности.
С помощью этого метода впервые in vitro (в пробирке) показано, что под действием FACT нуклеосома способна обратимо разматываться без затрат энергии. Это необычно, так как ATP-зависимые ремоделирующие комплексы для реорганизации хроматина тратят много энергии.
При образовании комплекса FACT-нуклеосома нити ДНК полностью выпрямляются, но остаются связанными с гистонами. Если удалить FACT из комплекса, всё возвращается в исходное состояние — ДНК снова наматывается на гистоны. Таким образом, FACT представляет собой редкий пример ATP-независимого (не требующего энергии) хроматин-ремоделирующего комплекса.
Способность FACT обратимо менять структуру хроматина в клетке может активировать определённые гены через реорганизацию компонентов ДНК. Изучение этого белкового комплекса важно и с медицинской точки зрения, поскольку в опухолевых тканях FACT содержится в больших количествах. Сейчас учёные исследуют роль этого комплекса в активно делящихся клетках.