Кольцеобразный когезиновый комплекс гарантирует, что каждый раунд клеточного деления дает две дочерние клетки с идентичными наборами хромосом. Своеобразная молекула и ее функция были обнаружены в лаборатории Кима Нэсмита в IMP в 1997 году.
Выводы, которые сделали исследователи из своих наблюдений тогда, были неожиданными. Молекула в форме кольца была предложена для удержания двух возникающих цепей ДНК вместе – очень похоже на резиновую ленту – до тех пор, пока не наступит точный момент для разделения. Только тогда кольцо разомкнется и освободит две копии хромосом, на которых хранится генетическая информация.
В последующие годы этот механизм не только был подтвержден, но и были обнаружены дальнейшие и далеко идущие функции когезина, такие как его важность для восстановления повреждений ДНК и для структуры хроматина. Однако сам когезин никогда не был замечен в действии.
В живой клетке раскрытие кольца – чрезвычайно быстрый процесс и не длится достаточно долго, чтобы быть захваченным.
Пим Хьюис ин ‘т Вельд, бывший аспирант лаборатории IMP-директора Яна-Майкла Петерса, теперь нашел косвенный способ визуализации когезина в тот момент, когда он открывается и высвобождает ДНК.
После пяти лет работы над проблемой он теперь может построить синтетическую молекулу когезина из ее молекулярных строительных блоков. Метод включает заражение культивированных клеток яичников армейского червя бакуловирусами для создания необходимых белков.
Путем вставки мутаций Pim Huis in ‘t Veld смог заставить cohesin- принять его открытую форму и остаться там.
Просвечивающий электронный микроскоп и 72000-кратное увеличение сделали свое дело, и открытое состояние когезина впервые было зафиксировано на экране. На изображениях показаны крошечные структуры с двумя нитевидными плечами, соединенными молекулярным шарниром. На ум приходит более поэтическая ассоциация с парой спелых вишен.
Для исследователей в области клеточной и структурной биологии подтверждение постулируемого механизма действия является важным шагом на пути к пониманию деталей деления клеток. Поэтому американский журнал SCIENCE в своем текущем выпуске уделяет новым находкам видное место и дополняет статьи из лабораторий Ким Нэсмит (Оксфорд) и Яна Лоу (Кембридж).
Выяснение функции когезина также имеет большое значение для медицины человека.
Ян-Майкл Петерс объясняет, почему: «Ряд опухолей связан с мутациями в генах когезина, в том числе с некоторыми формами лейкемии и рака мочевого пузыря. Ошибки в делении клеток, вызванные неправильным функционированием когезина, также могут привести к хромосомным аберрациям, таким как трисомия 21 (синдром Дауна). Даже возрастное снижение женской фертильности и высокий процент самопроизвольных выкидышей объясняются дефектами когезина."