Хроматин быстро меняется в ответ на нехватку кислорода

Исследование Университета Ливерпуля раскрывает новые данные о том, как клетки реагируют на кислородное голодание.

Опубликованная в престижном журнале Science работа показала, что хроматин — комплекс ДНК и белков, где находятся все гены, — быстро изменяется в ответ на низкий уровень кислорода.

Кислород необходим для жизни человека. Важно, что его дефицит (гипоксия) наблюдается при различных заболеваниях — от инсульта до рака.

«Понимание того, как клетки ощущают и реагируют на нехватку кислорода, является ключом к предотвращению повреждений и улучшению результатов для пациентов. Кроме того, это также отвечает на фундаментальный вопрос биологии о том, как кислород используется в клетках», — объясняет профессор Соня Роша из Института интегративной биологии университета, руководившая исследованием.

Учёные хотели углубить это понимание, сосредоточившись на выявлении самых быстрых процессов, запускаемых клетками при кислородном голодании.

Предыдущие работы были сосредоточены на активации «факторов, индуцируемых гипоксией» (HIFs) — транскрипционных факторов, реагирующих на снижение доступного кислорода и способных активировать сотни генов. Однако известно, что эти реакции развиваются в течение нескольких часов.

Чтобы изучить более быстрые процессы, команда искала специфические молекулярные изменения после коротких периодов гипоксии в человеческих клетках. Они обнаружили, что хроматин быстро меняется в ответ на низкий кислород, и эти изменения необходимы для реакции клетки на гипоксию спустя несколько часов. Далее они показали, что механизм изменения хроматина связан с ингибированием класса ферментов, которым для активности требуется кислород. Эти совершенно неожиданные результаты впервые демонстрируют, что изменения хроматина предшествуют активации экспрессии генов в ответ на снижение уровня кислорода.

Профессор Роша добавляет: «Эти ферменты присутствуют у различных организмов и в эволюционном плане предшествуют HIFs, что указывает на древний механизм восприятия и реагирования на изменения доступности кислорода. Это также предполагает, что воздействие на эти кислород-зависимые ферменты может быть перспективным путём для будущей лекарственной терапии».