Новый механизм влияния фактора транскрипции KLF4 на экспрессию генов
Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора обнаружили механизм, с помощью которого фактор транскрипции KLF4 может организовывать хроматин, влияя на экспрессию генов.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что связывание KLF4 может вызывать конденсацию ДНК в отдельную жидкую фазу в процессе, называемом биомолекулярной конденсацией. Это привлекает другие факторы, влияющие на экспрессию генов.
Как KLF4 реорганизует хроматин
- Генетическая информация клетки упакована в плотную структуру хроматина (ДНК + белки).
- Для экспрессии гена молекулярным машинам нужен доступ к соответствующему участку ДНК.
- KLF4, связываясь с определёнными участками хроматина, образует в ядре клетки конденсат (отдельную жидкую фазу).
- Этот конденсат предпочтительно привлекает другие молекулы, которые помогают "открыть" хроматин и обеспечить транскрипцию генов.
Уникальный механизм конденсации
- Обычно в биомолекулярной конденсации участвуют неструктурированные области белков.
- Однако образование капель KLF4 в клетках происходит даже при отсутствии таких областей.
- Вместо этого конденсация зависит от цинковых пальцев KLF4 — доменов, связывающих ДНК.
- Эксперименты с одно-молекулярной флуоресценцией показали, что три цинковых пальца KLF4, обычно связывающиеся с одной молекулой ДНК, могут образовывать "мостик" между двумя молекулами ДНК.
Роль модификации ДНК
- Формирование этого биомолекулярного конденсата сильно усиливается модификацией ДНК — CpG-метилированием, которая влияет на экспрессию генов.
- Локальная последовательность ДНК и её состояние CpG-метилирования позволяют KLF4 "переводить" ДНК в отдельную фазу, что помогает организовать хроматин в трёх измерениях.
Значение открытия
Это первый описанный случай биомолекулярной конденсации с участием цинковых пальцев и ДНК. Поскольку сотни человеческих факторов транскрипции содержат тандемные цинковые пальцы, подобные KLF4, этот класс белков может быть широко задействован в организации хроматина через аналогичные "мостиковые" взаимодействия.