Сжатие ДНК сперматозоидов для скорости

Сперматозоиды — единственные плавающие клетки в организме, и для успешного оплодотворения им критически важна скорость. Ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге и Гренобле раскрыли один из секретов их обтекаемости. Их исследование, опубликованное в Nature, показывает, как белок Brdt, встречающийся только в развивающихся сперматозоидах, управляет сверхплотной упаковкой их ДНК.

ДНК в клетках упакована в комплексную структуру — хроматин, где нити ДНК намотаны на белковые "катушки" — гистоны. В сперматозоидах эта упаковка становится исключительно компактной, уменьшая размер головки и повышая ее гидродинамичность.

Структура хроматина регулируется химическими метками (например, ацетильными группами) на гистонах, которые образуют сложный "код". Ранее считалось, что белки, считывающие этот код, используют для связывания с каждой меткой отдельный модуль (домен).

Однако новое исследование выявило более сложный механизм. Ученые обнаружили, что белок Brdt наиболее прочно связывается с гистоном, несущим две ацетильные метки, и делает это с помощью единственного белкового домена.

"Мы были очень удивлены, — объясняет Кристоф Мюллер (EMBL). — Мы увидели, что домен образует карман, который связывает обе метки одновременно".

Перед началом гиперкомпактизации ДНК сперматозоида эти метки массово добавляются по всему хроматину.

"Если Brdt отсутствует, дополнительного уплотнения не происходит, и головка сперматозоида становится менее обтекаемой. Самцы мышей, лишенные Brdt, бесплодны", — поясняет Саади Хочбин (Институт Альбера Боннио).

Ученые предполагают, что связывание Brdt с двумя метками может быть финальным сигналом к началу сверхплотной упаковки. Этот механизм, вероятно, используется и другими белками, работающими с хроматином, что расширяет понимание того, как "считывается" гистоновый код.

Исследователи надеются, что их работа поможет в изучении проблем развития сперматозоидов и мужского бесплодия у людей.

Источник: Moriničre, J. et al. Cooperative binding of two acetylation marks on a histone tail by a single bromodomain. Nature, 1 October 2009