Для любой конкретной клетки, такой как клетка кожи или мозга, большая часть этой генетической информации является посторонней и должна быть упакована, чтобы оставить достаточно места и ресурсов для более важных генов. Неспособность правильно упаковать ДНК ставит под угрозу стабильность хромосом и может привести к тяжелым заболеваниям. Suv39h1 — один из основных ферментов, которые химически маркируют нерелевантные участки ДНК, которые должны быть уплотнены клеточным механизмом, но мало что известно о том, как он устанавливает свою метку.
Теперь ученые из Принстона использовали «дизайнерские шаблоны хроматина» — тщательно настроенные копии клеточной ДНК и гистоновых белков, белков-каркасов, вокруг которых заключена ДНК, — чтобы раскрыть новые подробности о механизме Suv39h1. Исследователи изучили, как Suv39h1 использует петлю положительной обратной связи, чтобы химически пометить тысячи соседних гистонов, тем самым давая сигнал клетке убрать эти лежащие в основе ненужные последовательности ДНК. Работа опубликована в журнале Nature Chemical Biology.«Одна из вещей, которая всегда очаровывала меня в петлях обратной связи, — это то, что они очень опасны.
Если вы однажды сделаете ошибку, вы получите подкрепление через петлю обратной связи», — сказал Мануэль Мюллер, научный сотрудник лаборатории Мюира. и ведущий автор исследования. «Так как же Suv39h1 держит себя под контролем?»Было известно, что Suv39h1 имеет две отдельные части, но новое исследование показало, как они работают вместе, чтобы «включить» фермент. Одна часть фермента, известная как хромодомен, постоянно подвергается воздействию и ищет определенные химические метки, известные как метильные группы, расположенные в заранее определенных местах на гистонах.
Когда хромодомен находит эти группы в геноме, он фиксируется на месте и позволяет другой части, ферментативному ядру, установить больше метильных меток на соседние гистоны.«Второй этап привязки раньше не был известен.
Он обеспечивает дополнительный уровень контроля и позволяет максимально точно настроить процесс», — сказал Мюллер. Подобный механизм может использоваться многими другими ферментами, действующими на хроматин, при условии, что они содержат аналогичные компоненты петли обратной связи.Чтобы понять, как фермент выполняет этот процесс, исследователи синтезировали сложные матрицы хроматина, которые были в три раза больше, чем модели, о которых сообщалось ранее.
Они разделили шаблон на три блока, с каждым из которых можно было по-разному манипулировать. Например, блок может быть подготовлен с присутствующим, отсутствующим или измененным химическим тегом, так что тегирование не может произойти. «Различные блоки должны сигнализировать ферменту: либо начинать здесь, либо свободно распространяться здесь, либо полностью останавливаться здесь», — сказал Глен Лисчак, соавтор и постдокторский исследователь из лаборатории Мюира.Переставляя различные домены, исследовательская группа наблюдала, где фермент распространяет свою метку по геному.
Они обнаружили, что Suv39h1 предпочитает распространяться на небольшие расстояния, но он может достигать последовательностей и дальше, если сворачивание хроматина уменьшает физическое расстояние в пространстве.«Мы узнали кое-что новое об этом ферменте, то, что мы не смогли бы получить без высокой точности, которую предлагает хроматин-конструктор», — сказал Лищак. «Есть много вопросов, которые интересовали нашу лабораторию, и теперь мы можем начать отвечать на них».