Форма и жёсткость ДНК регулируют ключевых участников экспрессии генов

от

Исследователи из Онкологического центра имени М. Д. Андерсона при Техасском университете показали, что жёсткость ДНК внутри нуклеосомы регулирует позиционирование INO80. Это подчёркивает, что физическая структура и форма ДНК, а не только генетическая информация, являются ключевыми компонентами транскрипции ДНК.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Cell под руководством Блейна Бартоломью, доктора философии, профессора эпигенетики и молекулярного канцерогенеза, и Шагуна Шуклы, доктора философии.

«Мы обнаружили, что удивительная специфичность INO80 в позиционировании нуклеосом, строительных блоков хроматина и хромосом, обусловлена остановкой высокожёсткими участками ДНК. Сделав моментальные снимки во время ремоделирования, мы смогли определить этапы движения нуклеосом, заблокированные этими специфическими участками в геноме», — сказал Бартоломью.

Мутации, делеции и гиперэкспрессия INO80 и его субъединиц связаны с болезнями сердца и раком. Понимание того, как INO80 влияет на транскрипцию и репарацию ДНК, даёт представление о таких критически важных процессах, как регуляция генов и дифференцировка клеток. Изучение INO80 и его субъединиц помогает определить потенциальные мишени для разработки терапевтических стратегий в онкологии и других заболеваниях.

Транскрипция ДНК — это первый шаг в экспрессии генов, который необходим для синтеза белков. Транскрипция включает в себя раскручивание плотно скрученных участков ДНК, чтобы молекулы могли получить доступ к определённым генам для создания копий.

Комплекс ремоделирования хроматина INO80 управляет тем, как ДНК упаковывается вокруг комплексов, называемых нуклеосомами, делая её доступной, когда это необходимо, и скрытой, когда нет. Понимание того, как INO80 перемещает нуклеосомы, важно, поскольку это ключевой компонент клеточных процессов, таких как транскрипция, репарация и репликация ДНК.

До сих пор считалось, что жёсткая ДНК, которая обычно устойчива к изгибу из-за своей последовательности или структуры, блокирует перемещение INO80 по нуклеосомам. Однако это не было доказано до сих пор.

Исследователи обнаружили, что INO80 использует уникальный механизм, который вытесняет более крупные участки ДНК размером 20–30 пар оснований от ядра нуклеосомы, создавая петли или выпуклости, которые позволяют ему перемещаться вокруг нуклеосомы волнообразно.

Жёсткая ДНК внутри нуклеосомы останавливает её движение, препятствуя формированию петель или выпуклостей и позволяя INO80 позиционировать себя на поверхности нуклеосом в нужном месте.

Интересно, что лаборатория Бартоломью ранее показала, что Arp5 — субъединица INO80 — динамически вращается, тем самым переключая область Arp5, контактирующую с нуклеосомой. Когда Arp5 связывается с жёсткой ДНК, исследователи заметили, что некоторые из этих взаимодействий теряются, а это значит, что INO80 не может модифицировать нуклеосому.

Эти данные свидетельствуют о том, что субъединицы Arp5 могут действовать как датчики, которые регулируют ремоделирование INO80 в зависимости от формы ДНК.

Предоставлено:
Онкологический центр имени М. Д. Андерсона при Техасском университете

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте