Российские биологи исследовали функции нуклеопорина Elys. Ученые определили участки хроматина, с которыми связывается этот белок в клетках дрозофилы. Исследователи показали, что Elys не обязателен для формирования связи между хроматином и ядерным поровым комплексом. Также ученые впервые показали участие Elys в связывании ядерной ламины и ламина-ассоциированных доменов хроматина (ЛАДов), которое является критическим для корректного прохождения клетки через ее жизненный цикл и фазы деления. Исследование опубликовано в журнале Communications Biology, сообщает пресс-служба МГУ имени М. В. Ломоносова.
Вся информация о живом организме находится в его ДНК, которая состоит из нуклеотидов. Последовательности нуклеотидов образуют гены, в них закодирована структура белков, которые выполняют разнообразные функции — они могут быть «строительным материалом» для клеток и тканей, выполнять роль катализаторов в химических реакциях или регулировать работу генов. Считывание генетической информации происходит в процессе транскрипции, когда последовательность нуклеотидов ДНК конвертируется в молекулу РНК, которая потом служит матрицей для синтеза белка. Этот процесс в клетке жестко регулируется. В разных клеточных типах при разных условиях работают разные гены, и нарушения в работе генов влекут за собой развитие различных заболеваний. Активность генов регулируется посредством множества механизмов, одним из которых является пространственная организация генома.
Общая длина молекул ДНК в одной клетке человека — порядка 2 метров, но при помощи специальных белков ДНК компактно складывается и потому помещается в клеточном ядре. Комплекс ДНК и специальных белков-упаковщиков называется хроматин, разные участки которого имеют разную плотность упаковки. Это влияет на активность генов — чем плотнее упакован хроматин, тем сложнее различным регуляторным молекулам-активаторам подобраться к находящемуся в этой области гену и, следовательно, взаимодействовать с ним.
В клетках животных оболочка ядра содержит особый белковый слой — ламину. Чтобы из ядра и внутрь него могли попадать молекулы, имеющие сигнальную функцию или участвующие в протекающих реакциях, в стенках ядра имеются специальные отверстия — поры. Такие поры состоят из особых белков — нуклеопоринов — и образуют ядерный поровый комплекс (ЯПК). К нуклеопоринам относится и белок Elys. Elys участвует в перераспределении хроматина во время деления клетки. В частности, он связывает деконденсированный хроматин с ЯПК. Однако неизвестно, участвует ли Elys в связывании хроматина с ядерной ламиной.
Команда исследователей решила подробнее изучить нуклеопорин Elys и его участие в пространственной организации. Для этого проводили опыты на клетках плодовых мушек Drosophila sp., стандартного модельного организма.
Так как уже было известно, что Elys связывает хроматин с ЯПК, ученые решили проверить, что будет, если провести нокаут гена, кодирующего этот нуклеопорин, то есть «удалить» его из конкретной клетки. Оказалось, что в таких клетках поры в стенках ядра все равно образовывались. То есть наличие Elys не является критическим для их формирования. В ходе следующих экспериментов было выяснено, что Elys в комплексе с ЯПК связывается со многими участками хроматина в ЛАДах — это такие зоны в хроматине, которые прикреплены к стенке ядра, то есть ламине. Привлекло внимание то, что такое взаимодействие необходимо, чтобы клетка могла нормально проходить через фазы жизненного цикла. В клетках, где не было этого нуклеопорина, структура хроматина была нарушена, из-за чего клетки не могли нормально делиться.
«Укладка хроматина в ядре — один из ключевых факторов, определяющих активность генов. Ядерные структуры, такие как ламина, заметно влияют на то, как будут упакованы те или иные участки хромосом. Изучение этого процесса поможет лучше понимать фундаментальные основы функционирования генома и различные аспекты развития некоторых заболеваний. Например, ламинопатий и, в частности, прогерии, при которой происходит быстрое и преждевременное старение организма, вызванное нарушениями в структуре ядерной ламины», — комментирует Сергей Ульянов, один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник кафедры молекулярной биологии биологического факультета МГУ.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
