ДНК в клетках человека транслируется во множество белков, необходимых для функционирования клетки. Когда, где и как экспрессируются белки, определяется регуляторными последовательностями ДНК и группой белков, известных как факторы транскрипции, которые связываются с этими последовательностями ДНК. Каждый тип клеток можно различить на основе его факторов транскрипции, и в некоторых случаях клетку можно напрямую преобразовать из одного типа в другой, просто изменив экспрессию одного или нескольких факторов транскрипции.
Очень важно сохранить характер связывания факторов транскрипции в геноме. Во время каждого деления клетки факторы транскрипции удаляются из ДНК и должны вернуться в нужное место после разделения клетки. Несмотря на многолетние интенсивные исследования, не было обнаружено общего механизма, который бы объяснил, как это достигается.
«Проблема в том, что в клетке так много ДНК, что факторы транскрипции не могут вернуться в разумные сроки. Но теперь мы нашли возможный механизм того, как работает эта клеточная память, и как он помогает клетке запомнить порядок, который существовал до разделения клетки, помогая факторам транскрипции найти свое правильное место », — объясняет Юсси Тайпале, профессор Каролинского института и Университета Хельсинки и руководитель исследовательской группы, стоявшей за открытием.Результаты сейчас публикуются в научном журнале Cell. Исследовательская группа составила наиболее полную карту факторов транскрипции в клетке.
Они обнаружили, что большой белковый комплекс, называемый когезином, расположен в виде кольца вокруг двух цепей ДНК, которые образуются при делении клетки, маркируя практически все места в ДНК, где были связаны факторы транскрипции. Когезин окружает нить ДНК, как кольцо вокруг отрезка нити, и белковые комплексы, которые реплицируют ДНК, могут проходить через кольцо, не смещая его. Поскольку две новые цепи ДНК захватываются кольцом, необходим только один когезин, чтобы маркировать две, тем самым помогая факторам транскрипции найти свою исходную связывающую область на обеих цепях ДНК.«Чтобы убедиться в этом, необходимы дополнительные исследования, но пока все эксперименты подтверждают нашу модель», — говорит Мартин Энге, доцент Каролинского института.
Факторы транскрипции играют ключевую роль во многих заболеваниях, включая рак, а также многих наследственных заболеваниях. Открытие того, что практически все регуляторные последовательности ДНК связываются с когезином, также может иметь более прямые последствия для пациентов с раком или наследственными заболеваниями. Cohesin будет функционировать как индикатор того, какие последовательности ДНК могут содержать мутации, вызывающие заболевание.«В настоящее время мы анализируем последовательности ДНК, которые находятся непосредственно в генах, составляющих около трех процентов генома.
Однако большинство мутаций, которые, как было доказано, вызывают рак, находятся вне генов. Мы не можем анализировать их надежным образом — геном слишком велик. Анализируя только последовательности ДНК, которые связываются с когезином, примерно одним процентом генома, это позволило бы нам анализировать мутации человека и значительно упростить проведение исследований для выявления новых вредных мутаций », — сказал Мартин. Энге заключает.
Этот проект был поддержан Центром биологических наук при Каролинском институте, Фондом Кнута и Алисы Валленберг, Шведским исследовательским советом, Лабораторией науки для жизни, Шведским фондом рака, расширенным грантом ERC GROWTHCONTROL и проектом SYSCOL в области здравоохранения FP7 ЕС.