Ученые выяснили молекулярные механизмы, с помощью которых белок DDM1 предотвращает транскрипцию «прыгающих» генов у резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Поскольку у людей тоже есть схожий по функциям белок HELLS, открытие позволяет понять генетические заболевания, вызванные мутациями «прыгающих генов»: например, гемофилию и болезнь Паркинсона. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Транспозоны — это «прыгающие» гены, которые способны изменять свое положение в геноме. Они перемещаются из одной области генома в другую, что приводит к изменениям в структуре генов и последующим мутациям. Перемещение происходит после «активации» транспозона: считывания информации из транспозона ДНК и синтеза РНК на его основе.
В клетке ДНК выглядит не как прямая, а больше напоминает запутанный клубок ниток. Транспозоны спрятаны от DDM1 белковыми молекулами, гистонами. Гистоны окружают участок хромосомы, где ДНК сворачивается очень плотно — в нуклеосому: там находится транспозон. Это усложняет нанесение на «прыгающие» гены химических меток, подавляющих транскрипцию транспозонов. DDM1 — белок, который делает такие подавляющие химические метки. Ранее не было понятно, как он может получить доступ к транспозонам, когда они «спрятаны».
Теперь ученые раскрыли молекулярные механизмы, с помощью которых белок DDM1 предотвращает транскрипцию «прыгающих» генов у сорняка резуховидки Таля. Они использовали метод просвечивающей криоэлектронной микроскопии, в которой образец исследуется при низких температурах. Ученые смогли увидеть экземпляры в околоатомных масштабах и рассмотреть структуру белка DDM1 и ДНК внутри нуклеосомы.
Изображения, полученные учеными, показали точные участки, где DDM1 связывается с ДНК в нуклеосоме. В ходе процесса один из участков связывания стал более гибким и «открылся» для депонирования (сохранения) зависящих от этого химических меток. DDM1 изменил структуру нуклеосомы и сделал ее более доступной для химических меток. Это помогло предотвратить транскрипцию транспозонов.
«Человеческая версия DDM1, называемая HELLS, работает аналогичным образом. В долгосрочной перспективе такие открытия могут привести к появлению новых методов лечения генетических заболеваний у людей, вызванных аналогичными генами. Эти новые знания также позволяют понять, как растения и другие организмы контролируют свою ДНК, что может улучшить наши возможности по выращиванию лучших культур или разработке новых биотехнологий», — рассказал Акихиса Осакабэ из Токийского университета.
Автор: Элина Яндиева.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
