Крошечное различие в белке имеет огромное значение для всех животных и растений

Ученые из Йельского университета и Университета Оттавы показали, как мельчайшее биохимическое различие в одном белке критически важно для репликации и репарации ДНК у всех растений и животных. Результаты опубликованы 17 марта в журнале Science.

Исследование проливает новый свет на гистоны — высокоосновные белки, играющие ключевую роль в упаковке ДНК в хромосомы. Десятилетиями биологи задавались вопросом, почему вариант гистона H3.1 отличается от своего генетически идентичного «близнеца» H3.3 всего одной аминокислотой.

С эволюционной точки зрения это различие критически важно: вариант H3.1 обнаружен у всех растений и животных, что заставляло ученых полагать, что он как-то участвует в репликации генома во время деления клетки. Однако его точная роль в этом процессе оставалась загадкой.

Используя цветковое растение Arabidopsis thaliana в качестве модельной системы, исследователи из лаборатории Янника Джейкоба (Yannick Jacob), доцента молекулярной, клеточной биологии и биологии развития Йельского университета и соавтора статьи, раскрыли новое понимание критической роли этого варианта. Манипулируя геномом растения, они обнаружили, что замена одной аминокислоты в варианте гистона H3.1 критически важна для рекрутирования специфического белка, необходимого для репарации поврежденной ДНК во время репликации.

«H3.1 служит флагом для локализации этого репарационного белка в точно нужное время и в нужном месте в реплицирующихся клетках, — сказал Джейкоб. — H3.1 обеспечивает работу пути репарации только во время репликации ДНК».

Когда ученые реплицировали клетки без H3.1, они наблюдали «мутации, активацию альтернативных путей репарации ДНК и множество дефектов развития».

Понимание роли H3.1 и его вариабельной аминокислоты может не только открыть новые терапевтические подходы к таким заболеваниям человека, как рак, но и «демонстрирует, как мельчайшее различие в последовательности белка может иметь такое огромное функциональное влияние на протяжении всей эволюции».

Исследование стало результатом сотрудничества Йельского университета с исследовательской группой из Университета Оттавы. Соавторами-руководителями являются И-Чунь Хуан (Yi-Chun Huang) из Йеля и Хоссейн Даваринежад (Hossein Davarinejad) из Оттавы. Соавтором-корреспондентом исследования является Жан-Франсуа Кутюр (Jean-François Couture) из Университета Оттавы.