Структура ключевого белка для деления клетки ставит исследователей в тупик

Трехмерная структура белков, участвующих в делении клеток человека, важна для понимания дупликации и передачи генетического материала. Группы Андреа Музаккио и Штефана Раунзера из Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде впервые детально определили структуру ключевого белкового комплекса для деления клеток человека — CCAN. Используя криоэлектронную микроскопию, ученые показали важные особенности 16 компонентов комплекса и поставили под сомнение прежние представления о том, как комплекс распознает центромеру — критическую область хромосом при делении клетки.

В центре деления клетки

Центромера — это перетяжка в хромосоме, состоящая из ДНК и белков. Она служит местом прикрепления кинетохора — аппарата из около 100 белков, который обеспечивает расхождение идентичных хромосом во время деления клетки и их доставку к дочерним клеткам. Известно, что кинетохор прикрепляется к центромере через комплекс CCAN, который взаимодействует с белком центромеры A — маркерным белком центромеры. CCAN также отвечает за восстановление белка центромеры A после деления клетки. Однако детали этого взаимодействия оставались неясными.

Понимание того, как CCAN распознает и связывается с центромерой, потенциально может позволить создать центромеру с нуля, что важно для синтетических биологов, разрабатывающих искусственные хромосомы.

Нерешенные вопросы в основе

Комплекс CCAN был идентифицирован более 15 лет назад, но создание системы для синтеза всех его белков in vitro было серьезным препятствием. Получив первую реконституцию человеческого комплекса CCAN in vitro, Музаккио объединил усилия с Штефаном Раунзером, который применил криоэлектронную микроскопию ко всему комплексу.

В новой работе группам удалось определить 3D-структуру человеческого комплекса CCAN, выявив его уникальные особенности и последствия для взаимодействия с белком центромеры A.

Вопреки ожиданиям, эта структура не распознает напрямую белок центромеры A в стандартной конфигурации. Этот белок чаще всего упакован с ДНК и другими белками в виде нуклеосомы — стандартной единицы генетического материала. Авторы предполагают, что белок центромеры A может быть встроен в центромеру в иной конфигурации, которая облегчает критическое взаимодействие с CCAN. Они планируют найти условия, ведущие к этой новой конфигурации, и доказать свою гипотезу.

Исследование опубликовано в Molecular Cell.