Открыт механизм клеточной памяти
Клетки в нашем теле могут делиться каждые 24 часа, создавая новую, идентичную копию. Белки, связывающиеся с ДНК, — транскрипционные факторы — необходимы для поддержания клеточной идентичности. Они обеспечивают, чтобы дочерние клетки выполняли ту же функцию, что и материнская, например, мышечные клетки могли сокращаться, а клетки поджелудочной железы — производить инсулин. Однако при каждом делении клетки специфическая картина связывания транскрипционных факторов стирается и должна быть восстановлена в обеих клетках. Ранее было неизвестно, как это происходит, но теперь учёные из Каролинского института обнаружили важность особых белковых колец, охватывающих ДНК, и их роль как клеточной памяти.
Каждый тип клеток определяется своим набором транскрипционных факторов. Критически важно, чтобы паттерн их связывания с геномом сохранялся. Во время каждого деления клетки транскрипционные факторы отделяются от ДНК и должны найти путь обратно к нужным участкам. Проблема в том, что ДНК в клетке так много, что поиск занял бы нереалистично много времени.
Исследовательская группа под руководством профессора Юсси Тайпале создала наиболее полную на сегодня карту транскрипционных факторов в клетке. Они обнаружили, что крупный белковый комплекс когезин располагается в виде кольца вокруг двух новых цепей ДНК, образующихся при делении клетки, и маркирует практически все участки ДНК, где были связаны транскрипционные факторы.
Когезин охватывает цепь ДНК, как кольцо — нить, и комплексы, реплицирующие ДНК, могут проходить сквозь него, не смещая. Поскольку две новые цепи ДНК оказываются внутри кольца, один комплекс когезина маркирует обе, помогая транскрипционным факторам найти свой исходный участок связывания на обеих цепях.
«Пока все эксперименты поддерживают нашу модель», — говорит доцент Мартин Энге.
Это открытие может иметь прямое значение для пациентов с раком или наследственными заболеваниями. Когезин может служить индикатором того, какие последовательности ДНК могут содержать болезнетворные мутации.
«Сейчас мы анализируем последовательности, расположенные непосредственно в генах, что составляет около 3% генома. Однако большинство мутаций, вызывающих рак, находятся вне генов. Мы не можем анализировать их надёжно — геном слишком велик. Анализируя только последовательности, связывающиеся с когезином (примерно 1% генома), мы сможем изучать индивидуальные мутации и гораздо легче выявлять новые вредоносные мутации», — заключает Мартин Энге.
Исследование опубликовано в журнале Cell.