Механика хромосом управляет сборкой ядра

Каждая наша клетка хранит свой геном внутри ядра — ключевой субклеточной структуры, которая отличает эукариотические клетки от бактерий. Когда животные клетки делятся, они разбирают свое ядро, высвобождая отдельные хромосомы для правильного распределения по дочерним клеткам. В конце клеточного деления дочерние клетки собирают единое ядро вокруг полного набора хромосом. Формирование единого ядра критически важно для поддержания целостности генома. Отдельные хромосомы, упакованные в отдельные маленькие ядра, подвержены массивным повреждениям ДНК, ведущим к мутациям, а также перестройкам и потере хромосом. Раковые клетки часто содержат маленькие множественные ядра, что может способствовать разрушению генома и прогрессированию болезни. Тем не менее, как клетки упаковывают свой геном в одно ядро, оставалось загадкой.

Генетический скрининг на микронúклеусы

Лаборатория Герлиха в IMBA взялась решить эту проблему, проводя скрининг генов, необходимых для сборки единого ядра в человеческих клетках. Они обнаружили «фактор барьера для аутоинтеграции» (BAF) — многофункциональный белок, который связывается как с ДНК, так и со многими белками. Без BAF клетки формировали фрагментированные ядра в конце клеточного деления. Было уже известно, что BAF связывает ДНК с определенными белками ядерной мембраны. Неожиданно лаборатория Герлиха обнаружила, что сборка ядра не требует ассоциации BAF с белками ядерной мембраны. Вместо этого они выяснили, что способность BAF связывать и сшивать удаленные участки ДНК была необходима для формирования единого ядра.

Плотная сеть BAF-ДНК формирует единое ядро

Как ассоциация BAF с ДНК регулирует формирование ядра? Авторы обнаружили, что BAF образует компактную и механически жесткую сеть с ДНК. Это создавало связную поверхностную сеть вокруг набора хромосом, непроницаемую для ядерных мембран. Этот барьер предотвращает отдельное обволакивание мембранами индивидуальных хромосом и, таким образом, направляет формирование единого ядра.

Работа, опубликованная в текущем выпуске журнала Cell, отвечает на фундаментальный вопрос в биологии и раскрывает совершенно неожиданную функцию BAF. «Наши результаты предполагают совершенно новую роль сшивания ДНК, выходящую за рамки геномных функций, таких как регуляция экспрессии генов и рекомбинация, — формирование границ и механических каркасов субклеточных компартментов. Мы рады продолжить раскрытие молекулярных механизмов, которые формируют митотические хромосомы и контролируют их взаимодействие с другими клеточными компонентами», — говорит Герлих.