Асимметричное разворачивание ДНК в нуклеосомах раскрывает роль белка

Нуклеосомы — это плотно упакованные комплексы ДНК и белков (гистонов), которые, соединяясь в хроматин, формируют 46 хромосом человека. Их организация критически важна не только для упаковки ДНК, но и для регуляции экспрессии генов, контролируя доступ к ДНК для транскрипции, репликации и репарации.

Группа исследователей под руководством Лоис Поллак использовала комбинацию рентгеновских и флуоресцентных методов, чтобы изучить, как меняются форма и состав нуклеосом после дестабилизации. Работа опубликована в PNAS.

Методология

Исследователи изучали нуклеосомную коровую частицу (NCP), состоящую из ДНК, обёрнутой вокруг октамера из восьми гистоновых белков. Вместо естественных белков-ремоделеров для запуска разворачивания ДНК использовали солевой раствор. В отличие от более ранней работы (2014 г.), в этот раз применяли раствор с концентрацией соли примерно на треть ниже, чтобы замедлить процесс и детально его рассмотреть.

Ключевое открытие

С помощью методов FRET и малоуглового рентгеновского рассеяния учёные выяснили, что в процессе разворачивания ДНК принимает различные формы. Наиболее значимой оказалась форма «слезы» (teardrop), которая, по-видимому, способствует изменению белкового кора.

Механизм

Когда ДНК принимает форму «слезы», гистоновый кор теряет две белковые молекулы, переходя от октамера к гексамеру. Лоис Поллак сравнивает это с сигналом для белка: «Эй, сейчас самое время. Хочешь что-то изменить? Вперёд». Это указывает на то, что специфический тип разворачивания ДНК направляет молекулярный переход.

Значение

Это открытие — шаг к лучшему пониманию регуляции доступа к ДНК. Как отметил соавтор Джошуа Токуда, неправильная регуляция ремоделинга хроматина связана со многими заболеваниями человека: от нейроразвития и дегенеративных расстройств до иммунодефицитных синдромов и рака. Исследование фундаментальных механизмов работы белков-ремоделеров может помочь в разработке новых терапевтических стратегий.