Белок CDT1 предотвращает избыточную репликацию ДНК
Исследователи из Weill Cornell Medicine обнаружили, что белок CDT1, который подготавливает ДНК к репликации, также действует как "тормоз", предотвращая неконтролируемое копирование генома. Работа, опубликованная 5 января в Molecular Cell, решает давнюю биологическую загадку.
Клетки высших организмов используют систему контрольных точек и "лицензирующих" белков, чтобы точно скопировать свой геном один раз перед делением. Согласно модели, лицензирующие белки (включая CDT1) помечают участки ДНК как точки начала репликации, и синтез ДНК начинается только в этих местах и только один раз.
Однако в модели был пробел: "Тот же фактор, который позволяет произойти этому лицензированию, разрушается только после того, как эти точки репликации запустились", — пояснил старший автор работы доктор Тобиас Майер. Это создавало риск: "В принципе, клетка могла бы загружать эти лицензирующие машины на уже реплицированную ДНК, и вместо двух копий вы получали бы три или четыре копии этого сегмента ДНК".
Чтобы изучить этот быстрый процесс в первые минуты фазы синтеза ДНК, первый автор исследования Налин Ратнаеке использовал компьютерную микроскопию для одновременного наблюдения за тысячами растущих клеток.
Результаты показали, что CDT1 выполняет двойную функцию:
- Лицензирует участок ДНК для репликации.
- Ингибирует ключевой фермент репликации — CMG-хеликазу, не давая ему работать.
Чтобы начать синтез ДНК, ферменты клетки должны сначала разрушить CDT1. "Механизм, который мы здесь идентифицировали, на самом деле противоположен ранее предложенным: сам лицензирующий фактор CDT1 предотвращает прогрессирование синтеза ДНК", — отметил Ратнаеке.
Коллаборация с учёными из Medical Research Council в Кембридже (Великобритания) подтвердила открытие в упрощённой системе in vitro, воспроизводящей весь процесс синтеза ДНК с очищенными компонентами.
Поскольку сбои в лицензировании репликации могут приводить к гибели клеток или их озлокачествлению, это открытие даёт новое понимание здоровья клетки и болезней. Дальнейшее изучение механизма ингибирования CDT1 позволит глубже понять биологию работы CMG-хеликазы и выявить мишени для потенциальных лекарств.