Одиночные молекулярные магнитные пинцеты раскрыли двойную функцию FACT в регуляции генов
В эукариотических клетках линейная генетическая ДНК оборачивается вокруг гистонов, образуя стабильные нуклеосомы, которые далее собираются в хроматин. Нуклеосомы представляют собой серьёзное препятствие для транскрипционной машины — РНК-полимеразы.
Во время транскрипции гена нуклеосомы сначала должны быть временно удалены, а затем быстро восстановлены. Фактор, известный как Facilitates Chromatin Transcription (FACT), обеспечивает элонгацию РНК-полимеразы на хроматине. Однако механизм, с помощью которого FACT выполняет эту ключевую функцию, до сих пор плохо изучен.
Одиночные молекулярные магнитные пинцеты стали мощным инструментом для изучения динамики комплексов нуклеиновая кислота–белок. Оказывая натяжение на хроматин, магнитные пинцеты можно использовать для изучения его структуры, деконструируя её и получая силовые спектроскопические «отпечатки пальцев», характерные для каждого хроматина. Профессора Ли Вэй и Ли Мин из Института физики Китайской академии наук недавно улучшили временное и пространственное разрешение своих самостоятельно разработанных магнитных пинцетов.
В сотрудничестве с профессорами Ли Гохун и Чэнь Пин из Института биофизики Китайской академии наук они исследовали динамику нуклеосом и хроматиновых фибрилл в присутствии FACT и расшифровали роль FACT в ремоделировании нуклеосом и хроматиновых фибрилл на уровне одной молекулы. Исследователи обнаружили, что FACT не только дестабилизирует структуру нуклеосомы, помогая прохождению полимеразы, но и усиливает обратимость образования нуклеосом.
В присутствии FACT нуклеосомы полностью разворачиваются при натяжении ниже 8 pN, что значительно ниже, чем для нуклеосом в отсутствие FACT (~15 pN). В то же время нуклеосомы не могут восстановить свою целостную структуру в отсутствие FACT из-за диссоциации гистонов от ДНК. Однако в присутствии FACT нуклеосомы могут собираться заново, что указывает на дополнительную функцию FACT — удержание гистонов на ДНК для восстановления целостной структуры нуклеосомы.
Двойная функция FACT дополнительно доказана через координацию между двумя субъединицами SSRP1 и SPT16. Эти результаты дают молекулярные детали взаимодействия между FACT и нуклеосомами. Они предполагают, что FACT играет важную роль в восстановлении нуклеосом для сохранения гистонов на ДНК на протяжении всего прохождения ДНК-полимеразы во время транскрипции ДНК.