Cohesin открывается для деления клетки

Ученые из Университета Нагои с коллегами из Университета Киото (Япония) раскрыли механизм, который позволяет белковому комплексу связываться с ДНК, не препятствуя важным процессам клеточного деления. Их выводы, опубликованные в журнале Cell Reports, могут углубить понимание нарушений развития, возникающих из-за мутаций в гене, кодирующем этот комплекс.

Во время деления ДНК конденсируется, образуя структуры, называемые хромосомами, которые состоят из двух идентичных копий — сестринских хроматид. Эти хроматиды связаны вместе белками-когезинами до момента их разделения и распределения по вновь образованным клеткам. Ученым многое известно о структуре и функциях когезина, но некоторые вопросы остаются. Например, связывание когезина с хромосомами должно создавать структурное препятствие для процесса репликации ДНК, но почему этого не происходит?

«Мы обнаружили, что кольцо когезина должно открываться, чтобы такие процессы, как репликация ДНК, могли продвигаться», — говорит хромосомный биолог Томоко Нисияма из Университета Нагои, руководившая исследованием.

Когезин — это кольцеобразный комплекс из четырех субъединиц, которые могут соединяться различными способами, образуя меньшие кольца. Исследователи обнаружили, что молекула АТФ, несущая энергию, запускает открытие одного из этих колец. Это облегчает прогрессивную репликацию двойной спирали ДНК.

Кроме того, ученые выяснили, что это кольцо должно открываться для протекания еще двух процессов: один связан с сегрегацией хромосом во время деления клетки, а другой — с образованием петель ДНК. Петлеобразование ДНК сближает удаленные друг от друга сегменты, что важно для регуляции экспрессии генов.

«По сути, когезин должен быть динамичным на ДНК, чтобы эти процессы могли происходить, — говорит Нисияма. — Изменения формы когезина влияют на структуру генома, а дефекты этой функции могут вызывать связанные с когезином генетические заболевания — когезинопатии».

Следующая цель команды — глубже понять молекулярные механизмы участия когезина в репликации ДНК. Они также хотят улучшить понимание когезинопатий, исследуя, как когезин регулирует структуру генома.