Раскрыты секреты сборки хромосом
Эксперименты с экстрактами яиц шпорцевой лягушки показали, как регулируется ключевой белковый комплекс для сборки хромосом во время деления клетки. Это открытие может пролить свет на развитие некоторых видов рака и врожденных дефектов, возникающих при сбое этого процесса. Результаты опубликованы в журнале eLife.
При подготовке к делению ДНК реплицируется, и её копии упаковываются в Х-образные хромосомы. Этот процесс необходим, чтобы каждая дочерняя клетка получила полную копию генетического материала от родительской клетки в ходе митоза.
Белковый комплекс конденсин I играет ключевую роль в сворачивании ДНК для сборки хромосом во время митоза. Однако оставалось неясным, как именно регулируется его активность.
«Активность конденсина I должна быть строго регулируема в течение клеточного цикла, — говорит Тацуя Хирано из Лаборатории динамики хромосом RIKEN. — Если бы конденсин I активировался преждевременно до вступления в митоз, это могло бы повредить ДНК или сделать хромосомы нестабильными, потенциально порождая раковые клетки».
В предыдущих экспериментах команда обнаружила, что конденсин I активируется во время митоза посредством фосфорилирования — добавления множества фосфорильных групп (PO3) к его субъединицам. Однако конденсин I — крупный белковый комплекс из пяти субъединиц, и было неясно, какие именно сайты в нём фосфорилируются во время митоза и как это влияет на общую функцию комплекса.
Для изучения этого команда Хирано использовала экспериментальную систему, разработанную много лет назад, — мощный функциональный анализ на основе экстрактов яиц шпорцевой лягушки. Эти экстракты содержат все компоненты, необходимые для сборки хромосом, включая конденсин I.
В новом исследовании команда сосредоточилась на N-концевом домене (N-хвосте) субъединицы CAP-H и проверила, что произойдет, если заменить существующий в экстрактах конденсин I его мутантными формами.
Исследователи обнаружили, что удаление N-хвоста ускоряет загрузку конденсина I и сборку хромосом, и получили доказательства, что фосфорилирование N-хвоста CAP-H способствует загрузке конденсина I на хромосомы. Они предполагают, что N-хвост может действовать как «привратник», контролирующий действие конденсина I во время сборки хромосом.
Команда также с удивлением обнаружила, что при удалении или нарушении N-хвоста конденсин I мог запускать сборку хромосомоподобных структур даже без должного фосфорилирования. Это говорит о том, что в определенных обстоятельствах конденсин I может обходиться без фосфорилирования.
«Это исследование — один из успешных результатов десятилетия упорной работы в нашей лаборатории, — говорит Хирано. — Мы надеемся полностью понять механизм активации конденсина I в дальнейших исследованиях».