Учёные открыли тайную жизнь хроматина

Хроматин — комплекс гистоновых белков и ДНК, образующий хромосомы — постоянно получает сигналы из сложных клеточных сетей: включить ген, подавить другой.

Но, как сообщают учёные из Онкологического центра им. М. Д. Андерсона в журнале Cell, хроматин также отвечает, отдавая команды, влияющие на белок, не связанный с его основной ролью в транскрипции генов — первом шаге образования белка.

«Наши данные указывают, что хроматин может иметь другую функцию — быть прямой сигнальной молекулой, которая может передавать сигналы другим белкам независимо от транскрипции генов», — говорит старший автор Шэрон Дент.

В серии экспериментов на дрожжах команда показала, что сигнал через гистоновый белок регулирует другой белок — Dam1, участвующий в разделении хромосом во время деления клетки.

Сигнальные каскады не заканчиваются на ДНК

«Это фундаментальное изменение в нашем понимании клеточной сигнализации — что все сигналы идут в ядро и заканчиваются на ДНК. Наши данные показывают, что это не так. Мы открыли новый аспект клеточной регуляции», — отмечает Дент.

Гены включаются транскрипционными факторами. Гистоновые белки регулируют доступ к генам. Гистоны и другие белки модифицируются путём присоединения химических групп. Метилирование гистона (присоединение метильной группы –CH₃) может как помогать, так и препятствовать транскрипции.

Ключевое взаимодействие между белками

В работе 2005 года в Cell команда Дент сообщила, что белок Set1 метилирует белок Dam1. Set1 входит в комплекс, который метилирует гистон H3 — ранее единственную известную мишень Set1.

Команда обнаружила, что метилирование Dam1 не зависит от транскрипции генов, открывая новые роли для белков, которые считались задействованными только в этом процессе.

Ключевым шагом оказалось присоединение сигнальной молекулы убиквитина к гистону H2B. Это событие, как было известно, направляет метилирование гистона H3, но работа Дент показывает, что оно также необходимо для метилирования Dam1.

Взаимодействие между H2B и Dam1 — первый пример такого «кросс-тока» между гистоновым и негистоновым белком. Сигнальная связь между изменением хроматина и процессом, не связанным с матрицей ДНК (разделение хромосом), также нова.

Связи между убиквитинированием и метилированием гистонов существуют и в клетках человека. Мутации в белке MLL, родственном Set1, вовлечены в развитие лейкемии. Работа Дент предполагает, что гистоны могут сигнализировать негистоновым белкам в человеческих клетках, и нарушения в этих процессах из-за мутаций MLL могут способствовать развитию лейкемии.

Группа Дент ищет другие белки, на которые могут влиять модификации гистонов в дрожжах и человеческих клетках, а также изучает детали метилирования Dam1 и его функции в разделении хромосом.