Белок-«клей» для хромосом удивил учёных

Белок когезин, который обеспечивает связывание вновь скопированных хромосом, их правильное разделение при делении клетки и эффективный ремонт после повреждения ДНК, необходим в разных концентрациях для выполнения своих различных функций. Это открытие объясняет, как возникают некоторые нарушения развития, например, синдром Корнелии де Ланге и синдром Робертса, не затрагивая при этом критически важное для развития деление клеток.

Исследование стало возможным благодаря новой методике для мембранных клеток (эукариот), позволяющей постепенно снижать концентрацию белка в живых клетках. Работа опубликована онлайн 6 мая и в печатном выпуске журнала Current Biology от 25 мая 2010 года.

«Одним из самых больших сюрпризов стало то, что для процесса деления клетки, который мы считаем основной ролью когезина, требуется лишь небольшое количество этого белкового "клея", удерживающего реплицированные хромосомы вместе», — сказала ведущий автор Джилл Хайдингер-Паули.

Роль когезина в клеточном цикле:

• Во время фазы синтеза ДНК дублируется, образуя две идентичные дочерние хромосомы — сестринские хроматиды.
• Когезин удерживает их связанными до момента деления клетки в фазе митоза.
• После разделения хроматид клетка делится на две генетически идентичные.

Другие функции когезина:

• Конденсация хромосом.
• Ремонт повреждений ДНК: когезин «склеивает» сестринские хроматиды, чтобы при повреждении ДНК одной сестры вторая могла служить матрицей для починки.

Метод исследования:

Учёные использовали генетический трюк, вставив один или несколько стоп-кодонов в начало последовательности ДНК, кодирующей когезин. В сочетании с дополнительной мутацией SUP53 это привело к снижению выработки когезина, но не изменило время его синтеза или аминокислотную последовательность.

Результаты:

• Ремонт ДНК, конденсация хромосом и стабильность повторов ДНК нарушались при снижении уровня когезина до 30% от нормы.
• Сцепление сестринских хроматид и расхождение хромосом не страдали даже при уровне когезина всего в 13% от нормы.
• При малом количестве когезина он предпочтительно связывается с центром хромосом, а не по всей их длине, как обычно.

«Мы не знали, что существует такая иерархия. Это помогает объяснить, почему одни функции когезина могут страдать сильнее других», — отметила Хайдингер-Паули.