Малые белки, большое влияние: почему SUMO-белки критически важны для хромосом растений

Клеточное деление необходимо для правильной передачи генетической информации. Каждая хромосома растения содержит центромеру — область, играющую центральную роль в контроле движения хромосом во время деления. На центромере формируется кинетохорный белковый комплекс, который служит точкой прикрепления микротрубочек. Белок KINETOCHORE NULL2 (αKNL2) — критически важный компонент кинетохора, играющий центральную роль в загрузке центромерного гистона H3 (CENH3) на центромеры и в формировании самого кинетохора.

Как SUMOилизация регулирует кинетохорные белки

Для правильной работы кинетохора многие белковые компоненты должны действовать согласованно. Среди регуляторов особо критическую роль играют белки семейства SUMO (малые убиквитин-подобные модификаторы). Малые SUMO-белки могут ковалентно присоединяться к белкам-мишеням, включая компоненты кинетохора, — этот процесс называется SUMOилизацией. Эта модификация может изменять стабильность, локализацию, взаимодействия или общую активность белка и необходима для тонкой настройки множества клеточных процессов.

В недавнем исследовании команда Института IPK Лейбница идентифицировала несколько взаимодействующих с αKNL2 белков, принадлежащих к пути SUMOилизации, что указывает на регуляцию αKNL2 белками SUMO. Исследование опубликовано в журнале Plant Communications.

«Мы выявили, что αKNL2 модифицируется SUMO-белками, и показали, как эта SUMOилизация влияет на его функцию», — пояснил Маникандан Калидасс, первый автор исследования.

Экспериментальные результаты и значение

Используя биохимические эксперименты и компьютерный анализ, исследователи также определили конкретные сайты присоединения SUMO в C-концевой области αKNL2.

На следующем этапе команда исследовала, что происходит, когда эти сайты SUMOилизации изменены и αKNL2 больше не может быть правильно модифицирован. Доктор Инна Лермонтова, руководитель исследовательской группы «Биология кинетохора» в IPK, добавила: «Сайты SUMO на αKNL2 имеют решающее значение для его нормальной активности. Когда SUMOилизация нарушена, у модельного растения развиваются дефекты роста и фертильности».

На клеточном уровне сниженная SUMOилизация ослабляет взаимодействие между αKNL2 и CENH3 и дестабилизирует кинетохор, вызывая ошибки в расхождении хромосом, которые приводят к наблюдаемым проблемам в развитии.

Исследование демонстрирует, насколько важен этот регуляторный механизм для активности αKNL2 у Arabidopsis thaliana.

«Наши результаты позволяют лучше понять, как SUMOилизация регулирует функцию белка во время расхождения хромосом. И это может иметь значение для аналогичных механизмов в других эукариотических системах», — сказала доктор Лермонтова.