Форма хромосом определяется балансом белковых комплексов

Исследование Кейши Шинтоми и Тацуи Хирано из Института перспективных исследований RIKEN показало, что форма хромосом определяется относительным уровнем ключевых белковых комплексов.

Перед делением клетки (митозом) хроматин — материал, в который упакована ДНК, — конденсируется, образуя дискретные палочковидные структуры — хромосомы. Каждая хромосома содержит дублированные хроматиды (сестринские), выстроенные параллельно. После завершения митотической конденсации хромосом парные хроматиды разделяются, и каждая дочерняя клетка получает по одной из каждой пары.

Группа Хирано ранее обнаружила, что для митотической конденсации хромосом необходимы два белковых комплекса — конденсин I и конденсин II. Также было показано, что третий комплекс — когезин — отвечает за спаривание сестринских хроматид в хромосоме.

Чтобы выяснить, как именно конденсины и когезин формируют хромосомы, исследователи использовали бесклеточную систему на основе экстрактов из яиц лягушки Xenopus laevis. Эта система позволяет воспроизводить многие хромосомные события, включая конденсацию, в пробирке.

Разработав серию сложных протоколов для точного управления уровнями конденсинов и когезина в экстрактах, ученые обнаружили:

• При стандартных условиях собранные хромосомы были длинными и тонкими, что характерно для хромосом ранних эмбрионов.
• При снижении соотношения конденсина I к конденсину II хромосомы становились короче и толще, напоминая хромосомы на более поздних стадиях развития.
• Дальнейшие эксперименты показали, что когезин действует совместно с конденсином I и противодействует конденсину II, обеспечивая правильное расположение сестринских хроматид внутри хромосомы. Их взаимодействие можно сравнить с молекулярным «перетягиванием каната».

Таким образом, форма хромосом достигается за счет точного баланса между конденсином I, конденсином II и когезином.