Что удерживает хромосомы вместе: Исследователи выяснили структуру белков упаковки ДНК

Ученые из Института биохимии Макса Планка в Мартинсриде совместно с коллегами из Корейского института передовых наук и технологий определили структуру кольцеобразного белкового комплекса (SMC-клейзин), обеспечивающего порядок при упаковке ДНК. Результаты опубликованы в журнале Nature Structural & Molecular Biology.

Проблема упаковки: В ядре клетки диаметром в тысячные доли миллиметра должно поместиться около двух метров ДНК, организованной в виде длинных нитей-хромосом. Их точное распределение между дочерними клетками при делении критически важно для предотвращения рака или генетических дефектов (например, трисомии 21).

Ключевая роль SMC-клейзинов: Эти белковые комплексы состоят из двух «рук» (SMC) и «мостика» (клейзина). Они работают как кольцо, обхватывая ДНК и соединяя дублированные хромосомы или удаленные участки одной хромосомы.

Структура на примере бактерий: Изучая комплекс бактерии Bacillus subtilis (предшественник человеческого), ученые обнаружили:

• Комплекс образует кольцо из двух идентичных SMC-белков.
• Функциональная асимметрия рук возникает из-за их связи с разными концами белка-клейзина.
• Такая асимметричная структура, вероятно, важна для открытия и закрытия кольца вокруг ДНК.
• Определен механизм, позволяющий концам клейзина различать правильные и неправильные сайты связывания на SMC-белках.

Значение для человека: Схожая организация упаковки ДНК у людей. Когезия (сцепление) хромосом критически важна для репродукции: в яйцеклетках она должна сохраняться десятилетиями для безошибочного мейоза. Нарушение когезии — вероятная причина возрастного снижения фертильности и генетических дефектов.

«Выяснение структуры SMC-клейзиновых комплексов — важная веха в понимании сложной организации хромосом», — говорит руководитель исследования Штефан Грубер.