Белок, которого много в раковых клетках, вызывает суперспирализацию ДНК
Ученые из Университета Южной Калифорнии (USC) обнаружили, что белок mini-chromosome maintenance (MCM), которого много в раковых клетках, может менять топологию ДНК, закручивая ее в так называемую суперспираль.
- Аналогия: если скручивать резиновую ленту, она сначала образует аккуратную скрутку, а при дальнейшем скручивании начинает закручиваться сама на себя, образуя тугой узел. Аналогично молекула ДНК может закручиваться в различные суперспиральные структуры.
- Роль в клетке: Суперспирализация ДНК — ключевой механизм регуляции генов: она может включать или выключать одни гены и настраивать активность других.
- Связь с раком: Исследование предполагает, что избыток MCM в клетке может приводить к сверхэкспрессии одних генов и подавлению других, что заставляет клетку бесконтрольно расти и становиться раковой.
«Структура хромосомной ДНК критически важна для регуляции экспрессии генов. Изменение топологии ДНК — эффективный способ управления этой структурой. Открытие способности MCM менять топологию ДНК предлагает совершенно новый взгляд на его роль в регуляции генов и развитии рака», — пояснил Сяоцзян Чен, профессор молекулярной биологии USC и ведущий автор исследования.
Как это работает?
Ученые выяснили, что белки MCM образуют филамент, похожий на широкую трубку, внутри которой проходит спираль ДНК. Внутренняя поверхность этой трубки имеет сильный положительный электрический заряд, который притягивает и прочно связывает отрицательно заряженную фосфатную основу ДНК.
«Такая поразительная особенность необычна. Когда видишь это, понимаешь, что у нее должна быть особая функция», — отметил Чен.
Удержание ДНК на этой заряженной спиральной дорожке внутри трубки заставляет двойную спираль ДНК менять структуру, создавая суперспирали.
Дальнейшие исследования команды будут направлены на изучение того, как изменения топологии ДНК, вызванные MCM, влияют на формирование раковых клеток и можно ли использовать этот механизм в терапии рака.
Исследование с участием ученых из USC, UCLA и UC Berkeley было опубликовано онлайн в журнале Nucleic Acids Research 29 января.