Определение центромеры

Учёные из группы «Биология кинетохор» в Институте генетики растений и исследований культурных растений им. Лейбница (IPK) в Гатерслебене исследуют сложный ландшафт кинетохор — белковых комплексов, необходимых для взаимодействия хромосом с веретеном деления и их расхождения.

В рамках международного сотрудничества учёные обнаружили шаперонный белок NASPSIM3, который влияет на загрузку гистонового варианта CenH3 в центромеры. Это ключевой этап сборки кинетохор. Встраивание CenH3 в хроматин определяет позиционирование центромер. Белок NASPSIM3, связываясь с CenH3, выполняет роль шаперона, обеспечивая его правильное депонирование в клетке.

Исследования показали, что снижение экспрессии NASPSIM3 негативно влияет на депонирование CenH3, уменьшает формирование центромер и, как следствие, сборку кинетохор. Нарушение функции центромеры останавливает весь процесс расхождения хромосом.

Группа продолжает изучать пути, влияющие на кинетохоры. «Существует более 100 различных белков кинетохор, и лишь немногие из них описаны и функционально охарактеризованы у растений», — пояснила руководитель группы д-р Инна Лермонтова.

Исследования кинетохор имеют большой прикладной потенциал, например, в разработке линий-индукторов гаплоидии для селекции растений. Гаплоидная индукция позволяет зафиксировать признак за одно поколение, тогда как традиционным методам требуется 7–8 лет.

В IPK д-р Лермонтова продемонстрировала, что мутант по белку кинетохор KNL2 у Arabidopsis индуцирует гаплоидию в скрещиваниях с диким типом, а эффективность индукции можно повысить стрессовыми условиями (патент WO 2017/067714). Этот подход обладает высокой эффективностью и позволяет получать жизнеспособные индукторы.

«Следующий шаг — перенос этой технологии на культурные виды. Сейчас мы ведём переговоры с селекционными компаниями. Однако сначала важно досконально понять механизмы. Нельзя улучшать культурные виды, не понимая лежащих в основе процессов», — отметила д-р Лермонтова.