Новосибирск. 12 мая. ИНТЕРФАКС - Ученые Института цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ СО РАН, Новосибирск) вместе с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета раскрыли роль белкового комплекса когезина, который может служить мощным препятствием для упаковки ДНК и формировать жесткие границы между участками генома, сообщает пресс-служба ИЦиГ СО РАН.
"Это открывает новый взгляд на то, как трёхмерная архитектура ДНК управляет включением и выключением генов в клетке", - говорится в сообщении.
Предметом исследования стали хромосомы, за свою необычную форму получившими название "ламповые щетки", которые встречаются в основном у яйцекладущих (птиц, рептилий) и мечущих икру организмов и наблюдаются только в ооцитах (яйцеклетках на ранней стадии созревания). Их отличает особо жесткая архитектура расположения участков ДНК относительно друг друга.
Авторы работы совместили данные геномики микроскопии с детальным биофизическим моделированием. Результаты продемонстрировали, что РНК-полимеразы, продвигаясь по активному гену, "сметают" большинство белков на своём пути, но не могут разорвать когезиновые кольца, которые удерживают вместе две сестринские хроматиды (структурные элементы хромосомы).
Эти кольца сдвигаются к концам активных генов и накапливаются там, мешая другим белкам свернуть ДНК более компактно. Моделирование показало, что когезиновые кольца могут настолько сильно препятствовать компактизации, что в случае хромосом типа "ламповых щеток" они формируют очень жёсткие границы между участками ДНК.
Одновременно, рядом с активными генами скапливаются массы только что синтезированной РНК с белками, создавая избыточное "давление" в локальном объёме. В итоге участки ДНК, свободные от когезина, выталкиваются наружу в виде крупных петель, а между ними участки, "прошитые" кольцами, остаются компактными.
Компьютерная модель позволила "включать" и "выключать" эффект препятствия и тем самым напрямую проверить, насколько сильно когезин меняет структуру хромосомы.
Хотя "ламповые щётки" встречаются в основном у яйцекладущих и мечущих икру организмов и наблюдаются только в ооцитах на определённой стадии мейоза, авторы считают, что выявленный механизм имеет более общий характер.
"В любой клетке позвоночных после удвоения ДНК новые копии временно соединены этим белковым комплексом, и вопрос компактной упаковки генома тесно связан с тем, где и как располагаются эти кольца. С учётом того, что работа генов и ошибки в упаковке ДНК лежат в основе многих заболеваний, понимание роли когезивного когезина в формировании трёхмерной структуры генома важно не только для фундаментальной биологии, но и для будущих медицинских исследований", - подчеркивается в сообщении.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.
Самое важное и интересное — "Интерфакс-Россия" в Мax
Работу российского орбитального телескопа "Спектр-РГ" продлят до 2031 года - РАН