Молекула когезина защищает деление клеток
Молекула когезина обеспечивает правильное распределение ДНК во время деления клетки. Ученые из Исследовательского института молекулярной патологии (IMP) в Вене впервые визуализировали открытую форму этого комплекса, подтвердив концепцию его карабинообразной функции. Журнал Science публикует новые данные в текущем выпуске.
Кольцеобразный комплекс когезина гарантирует, что каждый раунд клеточного деления дает две дочерние клетки с идентичными наборами хромосом. Эта необычная молекула и ее функция были открыты в лаборатории Кима Нэсмита в IMP в 1997 году. Выводы исследователей были неожиданными: молекула в форме кольца должна удерживать две новые нити ДНК вместе — подобно резиновому кольцу — до точного момента разделения. Только тогда кольцо раскрывается и высвобождает две копии хромосом, на которых хранится генетическая информация.
В последующие годы этот механизм не только подтвердился, но и были обнаружены другие важные функции когезина, например, в репарации повреждений ДНК и структуре хроматина. Однако сам когезин никогда не наблюдали в действии. В живой клетке раскрытие кольца — чрезвычайно быстрый процесс, длящийся недостаточно долго, чтобы его зафиксировать.
Пим Хёйс ин 'т Велд, бывший аспирант лаборатории директора IMP Яна-Михаэля Петерса, нашел косвенный способ визуализировать когезин в момент его раскрытия и высвобождения ДНК. После пяти лет работы над проблемой он смог сконструировать синтетическую молекулу когезина из ее молекулярных строительных блоков. Метод включает заражение культивируемых клеток яичников совки бакуловирусами для получения необходимых белков.
Внеся мутации, Пим Хёйс ин 'т Велд смог заставить когезин оставаться в открытой форме. Просвечивающий электронный микроскоп с 72 000-кратным увеличением позволил впервые зафиксировать открытое состояние когезина. Изображения показывают крошечные структуры с двумя нитевидными «руками», соединенными молекулярным шарниром. Более поэтичная ассоциация — пара спелых вишен.
Для исследователей в области клеточной и структурной биологии подтверждение постулированного механизма действия — важный шаг к пониманию деталей клеточного деления. Американский журнал Science выделил новые данные в своем текущем выпуске, сопроводив их дополняющей статьей из лабораторий Кима Нэсмита (Оксфорд) и Яна Лёве (Кембридж).
Выяснение функции когезина также крайне важно для медицины. Ян-Михаэль Петерс объясняет: «Ряд опухолей связан с мутациями в генах когезина, включая некоторые формы лейкемии и рака мочевого пузыря. Ошибки в делении клеток, вызванные сбоем в работе когезина, также могут приводить к хромосомным аберрациям, таким как трисомия 21 (синдром Дауна). Даже возрастное снижение женской фертильности и высокий процент спонтанных выкидышей связывают с дефектами когезина».