Генетики открыли новый механизм регуляции наследования хромосом
При каждом делении клетки генетическая информация на хромосомах должна быть равномерно распределена между новыми дочерними клетками. Решающую роль в этом процессе играет фермент сепараза. Сюзанна Хеллмут и Олаф Штемманн с кафедры генетики Университета Байройта открыли ранее неизвестный механизм, регулирующий активность сепаразы. Эти фундаментальные выводы добавляют новый аспект к нашему пониманию наследования хромосом. Учёные представили своё исследование в журнале Nature.
Регуляция сепаразы — ключ к здоровому развитию клетки
Перед делением генетическая информация на хромосомах дублируется. Каждая хромосома состоит из двух идентичных нитей ДНК — сестринских хроматид, которые удерживаются вместе белковым кольцом когезина. Полное разделение хроматид происходит только тогда, когда оставшийся в центре хромосом когезин разрезается ферментом сепаразой. Здоровое развитие дочерних клеток гарантировано, только если сепараза активируется в строго определённый момент. Преждевременное разделение хроматид приводит к неправильному числу хромосом, гибели клеток или их превращению в опухолевые.
«Дух-хранитель» подавляет преждевременное разделение хроматид
Исследователи обнаружили, что белок шугошин (яп. «дух-хранитель») выполняет эту регулирующую функцию. Шугошин заставляет сепаразу оставаться неактивной до наступления правильного момента для расщепления когезина.
До сих пор было известно, что только белок секурин подавляет преждевременную активность сепаразы. Однако это противоречило наблюдению, что сепараза остаётся правильно регулируемой даже в отсутствие секурина. Новое исследование даёт объяснение: и шугошин, и секурин предотвращают преждевременную активацию сепаразы. Если секурин отсутствует, один шугошин способен регулировать активность сепаразы в человеческих клетках.
«Мы имеем дело с типом избыточности, нередким в клеточном цикле: чтобы жизненно важный процесс протекал упорядоченно, природа подстраховала его, контролируя одновременно двумя или более разными способами. Это делает процесс особенно устойчивым, но и сложным для изучения», — говорит Сюзанна Хеллмут, первый автор исследования.
Двойной контроль через контрольную точку веретена
Хеллмут и Штемманн сделали ещё одно открытие: именно контрольная точка сборки веретена деления (SAC) контролирует регулирующее влияние как шугошина, так и секурина. Это подтверждает устоявшееся в науке предположение, что SAC обладает «суверенитетом» над всеми процессами, связанными с наследованием хромосом.
Было известно, что SAC стабилизирует секурин и не позволяет его деградации до момента расщепления когезина. Публикация в Nature теперь показывает, как контрольная точка заставляет шугошин подавлять преждевременную активность сепаразы: посредством ассоциации шугошина с компонентом SAC — белком Mad2.
«Я был особенно рад услышать от одного рецензента замечание, что теперь учебники придётся переписывать», — говорит Олаф Штемманн. — «Наши дальнейшие исследования покажут, как эти фундаментальные выводы могут найти путь в терапию рака».
Последующее исследование байройтского научного дуэта также скоро будет опубликовано в Nature.