Молекулярная «липучка» для стабильности хромосом

Учёные из Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера и Женевского университета функционально расшифровали молекулярные процессы, обеспечивающие стабильность хромосом. В журнале Cell они показывают, как три белка взаимодействуют на повторяющихся последовательностях на концах хромосом — теломерах — формируя мощный белковый каркас, необходимый для теломерного гомеостаза.

Геном полон повторов последовательностей. Мотив за мотивом, иногда более ста раз, добавляется, казалось бы, хаотично. Эти последовательности связывают белки, контролирующие факторы транскрипции в областях генома, где транскрипции происходить не должно. Это была загадка.

Команды Николя Томы и Дэвида Шора теперь дали ответ и определили функцию этой кажущейся несообразности. Они выяснили, как повторы последовательностей в теломерах помогают стабилизировать эти регионы и предотвращать гибель клеток.

Теломеры состоят из повторов ДНК. При каждом делении клетки одна цепь ДНК укорачивается, что могло бы запустить процессы остановки клеточного цикла и гибели клетки. Существуют механизмы для минимизации потери теломерных последовательностей. Одна из известных стратегий — защитное «кэпирование» концов теломер специальными белками.

Исследователи детально изучили молекулярные, биохимические и функциональные свойства этого белкового комплекса — телосомы. Рентгеноструктурный анализ показал, что общий фактор транскрипции Rap1 на теломерах взаимодействует с двумя белками, Rif1 и Rif2, формируя структуру более высокого порядка, которая защищает теломеры. По принципу «липучки» до 20 молекул Rap1, сидящих на повторах ДНК, плотно связываются друг с другом через белки Rif, где Rif2 и Rif1 соединяют соседние молекулы Rap1. Только когда эта структура сформирована, концы хромосом защищены от деградации, и клетка избегает гибели.

«В этом исследовании мы смогли пролить свет на роль повторов последовательностей в стабильности теломер и на то, как общий фактор транскрипции формирует основу для функционально мощного белкового каркаса, контролирующего теломерный гомеостаз», — сказал Тома. «Это новая концепция, которая может объяснить, как другие области генома с повторами последовательностей контролируют транскрипцию и судьбу клетки».