Раскрытие механизма репозиционирования нуклеосом для понимания генетических заболеваний

Исследовательская группа под руководством профессора структурной биологии Университета Васэда Хитоси Курумидзаки раскрыла кристаллическую структуру перекрывающейся динуклеосомы — недавно открытой структурной единицы хроматина. Это может объяснить, как происходит репозиционирование нуклеосом, и предоставить ценную информацию для разработки лекарств от генетических заболеваний.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Роль хроматина в регуляции генов

ДНК длиной 2 метра упакована в ядро диаметром около 10 микрометров, будучи аккуратно свернутой в структуру хроматина. Чтобы считать генетическую информацию, структура хроматина динамически изменяется. Хроматин состоит из цепочки нуклеосом — белковых "катушек" (гистонов), вокруг которых обернута ДНК.

При активации гена структура хроматина модифицируется: нуклеосома рядом с точкой начала считывания репозиционируется, делая ДНК более доступной. Затем фермент РНК-полимераза начинает транскрипцию. Этот процесс называется ремоделированием нуклеосом.

Гипотеза и открытие

Была выдвинута гипотеза, что при ремоделировании нуклеосомы сталкиваются и образуют структурную единицу — перекрывающуюся динуклеосому. Её формирование считалось ключевым для регуляции "генетического переключателя", но её существование и структура оставались неясными.

Группа профессора Курумидзаки определила трехмерную структуру перекрывающейся динуклеосомы с атомарным разрешением.

"Наша команда разработала метод реконституции перекрывающихся динуклеосом in vitro и их получения в больших количествах с высокой чистотой. Нам удалось кристаллизовать очищенные перекрывающиеся динуклеосомы и провести эксперименты по рентгеновской дифракции на крупной установке синхротронного излучения SPring-8".

Значение для медицины

Мутации в белках, осуществляющих ремоделирование нуклеосом, обнаружены при различных раковых заболеваниях, включая рак яичников и мочевого пузыря. Это позволяет предположить, что нарушение формирования перекрывающейся динуклеосомы может вызывать аномалии в генетическом переключателе, превращая нормальные клетки в опухолевые.

Таким образом, понимание атомной структуры перекрывающейся динуклеосомы может дать ценную информацию для изучения связи между аномальной динамикой хроматина и раком, что важно для разработки противоопухолевых препаратов.

В будущем профессор Курумидзака планирует изучить корреляцию между формированием перекрывающейся динуклеосомы и функциями геномной ДНК в клетках.