Карта связывания белка кондензина с ДНК раскрывает его роль в делении клеток

Перед делением клетка копирует свою ДНК, упакованную в хромосомы. Чтобы скопированные фрагменты правильно собрались в новые хромосомы и разошлись по дочерним клеткам, необходим белковый "строительные леса". Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) определили участки генома, с которыми связывается ключевой для этого процесса белковый комплекс — кондензин. Работа опубликована в Genes to Cells.

Ключевые точки связывания кондензина

Исследование проводили на дрожжах Schizosaccharomyces pombe, которые имеют общие с человеком важные гены и один из двух типов кондензиновых комплексов, присутствующих у людей.

• Центромера: Наибольшее количество кондензина скапливается в области центромеры — структуры, связывающей две копии хромосомы. Аномальная форма центромеры часто наблюдается в раковых клетках, что может быть связано со сбоями в работе "строительных лесов".
• Участки синтеза РНК: Кондензин также накапливается в областях активной транскрипции РНК. Поскольку у многоклеточных организмов три типа РНК-полимераз контролируют экспрессию генов, кондензин критически важен для их корректного наследования.
• Гены теплового шока: При стрессе (например, при резком повышении температуры с 20°C до 36°C за 9 минут) кондензин накапливается вокруг генов белков теплового шока (Hsp), которые защищают геном в неблагоприятных условиях.

Роль в поддержании целостности генома

Ученые создали мутантный штамм дрожжей, производящий дефектный кондензин во время деления. В этих клетках наблюдались серьезные ошибки в разделении скопированных хромосом: содержание ДНК увеличивалось, а некоторые клетки становились крупнее.

"Хотя эти макромолекулы важны для родительской клетки, они создают препятствия для правильной сегрегации хромосом при делении", — пояснил первый автор статьи, доктор Норихико Накадзава.

Исследователи предполагают, что кондензин действует как "садовник", "подрезая" лишние структуры (например, РНК и связанные белки) с хромосом во время деления, чтобы они поместились в ядро дочерней клетки. Это может объяснить увеличение размера клеток при его неисправности. Устраненные макромолекулы, вероятно, могут быть воссозданы дочерней клеткой при необходимости.

Будущие исследования

Биохимические механизмы работы кондензина требуют дальнейшего изучения. Данное исследование сосредоточено только на одном типе комплекса. Второй тип кондензина, присутствующий у человека и других многоклеточных организмов, и его роль в делении клеток — предмет для будущих исследований.