Раскрыт молекулярный механизм сборки филаментов Dmc1 в гомологичной рекомбинации

Гомологичная рекомбинация (HR) — ключевой процесс в мейозе, типе клеточного деления при половом размножении. Во время HR гомологичные молекулы ДНК обмениваются генетическим материалом. В мейотической профазе по всему геному возникают двунитевые разрывы ДНК, которые привлекают ферменты гомологичной рекомбинации, способствующие спариванию гомологичных хромосом.

Dmc1 — это специфичная для мейоза эукариот рекомбиназа, которая вместе с общей рекомбиназой Rad51 связывается с одноцепочечными участками ДНК (ssDNA) на концах разрывов и облегчает процесс HR. И Dmc1, и Rad51 предпочтительно связываются с ssDNA, формируя спиральную филаментную структуру, называемую пресинаптическим филаментом.

Критически важны для эффективной работы Dmc1 два вспомогательных фактора: Swi5-Sfr1 и Hop2-Mnd1, которые помогают в сборке филаментов Dmc1 на ssDNA. Хотя предыдущие исследования показали их важный вклад в обмен цепями, катализируемый Dmc1, лежащие в основе молекулярные механизмы оставались неясными.

Исследовательская группа под руководством доцента Хидэо Цубоути из Токийского технологического института и профессора Хун-Вэнь Ли из Национального университета Тайваня раскрыла, как белки Swi5-Sfr1 и Hop2-Mnd1 регулируют сборку филаментов Dmc1. Исследование опубликовано в Nucleic Acids Research.

Учёные использовали белки модельного организма — дрожжей Schizosaccharomyces pombe. Методами одно-молекулярного FRET и тетhered particle motion они в реальном времени визуализировали взаимодействие Dmc1 с ДНК и сборку филамента.

Ключевые результаты:

• Hop2-Mnd1 связывается с переходами двойная/одноцепочечная ДНК и инициирует связывание Dmc1.
• Swi5-Sfr1 связывается с уже собранным филаментом Dmc1 и предотвращает диссоциацию Dmc1 с пресинаптического филамента.
• Комбинация этих двух факторов обеспечивает эффективное и стабильное формирование филамента Dmc1.

Значение работы:

Полученные данные дают важное представление о механизмах сборки филаментов Dmc1. Поскольку изученные белки консервативны у всех эукариот, включая человека, результаты актуальны для понимания мейоза у людей. Это может пролить свет на причины бесплодия и некоторых генетических нарушений, вызванных неправильным расхождением хромосом, таких как синдром Дауна.