Их открытие опубликовано в сети в текущем номере журнала Nature.
Каждая отдельная клетка человеческого тела содержит полную копию генетической модели – ДНК.
Его общая длина около 3.5 метров, и все это должно уместиться в ядре клетки, всего одна сотая миллиметра в диаметре. Пропорционально увеличиваясь, это было бы равносильно тому, чтобы втиснуть 150-километровую веревку в футбольный мяч. То, как клетке удается так плотно обернуть свою ДНК, до сих пор плохо изучено.
Один из способов уплотнения ДНК достигается путем плотного наматывания ее вокруг гистоновых белков.
Этот механизм был подробно изучен и находится в центре внимания целой дисциплины, эпигенетики. Однако простые организмы, такие как бактерии, должны управлять своей ДНК-упаковкой без гистонов, и даже в клетках человека гистоны, вероятно, не могут выполнять эту работу самостоятельно.
Новая роль старой молекулы
Группа ученых из Исследовательского института молекулярной патологии (IMP) в Вене теперь может представить доказательства наличия дополнительного механизма, участвующего в структурировании ДНК.
Управляющий директор Ян-Майкл Петерс и его исследовательская группа обнаружили, что белковый комплекс под названием когезин оказывает стабилизирующее действие на ДНК. С эволюционной точки зрения когезин очень стар, и его структура практически не изменилась за миллиарды лет. Он присутствовал задолго до гистонов и, следовательно, мог обеспечить древний механизм формирования ДНК.
Клеточные биологи уже знакомы с когезином и его ролью в делении клеток. Белковый комплекс необходим для правильного распределения хромосом по дочерним клеткам. Он образует молекулярное кольцо, которое удерживает сестринские хроматиды вместе до точного момента, когда происходит сегрегация. Эта функция и молекулярная структура когезина были открыты учеными IMP в 1997 году.
Антонио Тедески, постдок из группы Яна-Майкла Петерса, теперь обнаружил доказательства того, что когезин поддерживает архитектуру ДНК в неделящихся (интерфазных) клетках. Он проанализировал ячейки, в которых отключил функцию Wapl. Этот белок контролирует, насколько сильно когезин связывается с ДНК. Без Wapl когезин «заблокирован» на хроматине в необычно стабильном состоянии.
Как следствие, клетки не могут правильно выражать свои гены и не могут делиться.
Вермишель сохраняет форму ДНК
Когда он анализировал под микроскопом клетки, обедненные Wapl, Тедески обнаружил удлиненные структуры, которые он назвал «вермишель» (итальянский язык для маленьких червей). Поскольку для каждой хромосомы присутствует одна вермицелла, он пришел к выводу, что ее функция заключается в поддержании формы хромосом, как скелета.
«Мы думаем, что вермишель – это« кости »интерфазных хромосом», – говорит Ян-Майкл Петерс. "Точно так же, как наше тело зависит от костей для поддержки, клетки очень сильно зависят от когезина, чтобы сохранить свою структуру."
Важность когезин-системы становится очевидной в тех случаях, когда она нарушена. Несколько редких врожденных заболеваний были связаны с мутациями в соответствующем гене.
Неправильная структура молекулы когезина вызывает серьезную задержку развития и является серьезным заболеванием. В настоящее время нет доступных причинно-следственных методов лечения.