Ученые создали новую технологию и решили ключевую загадку клеточной памяти
Исследователи из Копенгагенского университета с помощью новой прорывной методики смогли идентифицировать белок, ответственный за передачу клеточной памяти при делении клеток. Это открытие имеет решающее значение для понимания развития от одной клетки до целого организма.
Клетки постоянно делятся. Но как клетки "помнят", во что развиваться — в клетки кожи, печени или кишечника? Этот вопрос долгое время оставался загадкой. Теперь ученые из Университета Копенгагена приблизились к пониманию этого процесса.
Они разработали методику SCAR-seq, которая дает новое представление об эпигенетической клеточной памяти. С ее помощью исследователи смогли изучить, как эпигенетическая информация, хранящаяся в гистоновых белках, передается при копировании ДНК и делении клеток. Исследование опубликовано в журнале Science.
Впервые ученые могут увидеть, какие белки находятся на двух новых цепях ДНК, образующихся при ее копировании во время деления клетки. Это позволяет исследовать, как белковая информация наследуется и передается дочерним клеткам.
"Впервые у нас есть прямое доказательство того, что конкретный белок связывает передачу эпигенетической информации на гистонах с репликацией генетической информации в ДНК", — говорит профессор Ання Грот, соавтор исследования.
Внутри человеческой клетки наша ДНК обернута вокруг гистоновых белков. Вместе они образуют структуру, называемую хроматином. При делении клетки критически важно точное копирование как ДНК, так и всей структуры хроматина, которая хранит эпигенетическую информацию, влияющую на экспрессию генов.
MCM2 отвечает за правильное распределение гистонов
В новом исследовании ученые изучали эмбриональные стволовые клетки мышей. С помощью SCAR-seq им удалось идентифицировать белок MCM2, ответственный за перенос гистоновых белков со старой цепи ДНК на две новые во время репликации.
"Наши данные показывают, что гистоны имеют предпочтение к одной цепи ДНК (лидирующей цепи), но MCM2 противодействует этому смещению и обеспечивает почти симметричное распределение гистоновой информации между двумя новыми цепями", — объясняет соавтор исследования Робин Андерссон.
Когда этот механизм нарушался, вся гистоновая информация передавалась только на лидирующую цепь ДНК, а не на отстающую. Это означает, что функция MCM2 необходима для того, чтобы обе новые цепи ДНК получили одинаковую информацию, хранящуюся в гистонах.
Исследователи пока не знают, как нарушение функции MCM2, обеспечивающей правильное распределение гистонов, влияет на способность эмбриональных клеток формировать другие типы клеток. Это станет следующим вопросом для изучения.
"Понимание этой первой части механизма наследования гистонов дочерними клетками имеет большой потенциал. Теперь мы можем начать изучать, какое значение эта передача белковой информации имеет для клетки и развития организма", — говорит профессор Ання Грот.