Для того, чтобы «упаковать» ДНК, природа изобрела гениальные механизмы, позволяющие скручивать молекулу в суперспирали и оборачивать ее вокруг специальных белков для компактного хранения. Однако одной только упаковки недостаточно — клетке нужно регулировать структуру хромосом, чтобы они выполняли свои функции.
Например, для считывания генетической информации ДНК должна раскрываться в определенных местах. А в процессе деления клетки молекулы ДНК сначала разворачиваются, копируются, а затем распределяются между дочерними клетками. Все эти процессы невозможны без участия молекулярных комплексов SMC (структурные белки поддержания хромосом), которые помогают управлять структурой ДНК, формируя длинные петли в ее молекуле.
Исследователи из лаборатории профессора Сиса Деккера в Делфтском университете, Ричард Яннисен и Роман Бат, разработали инновационный метод изучения белков SMC. Они использовали «магнитные пинцеты», позволяющие наблюдать за работой отдельных белковых молекул в реальном времени. Это дало возможность не только увидеть процесс формирования петель в ДНК, но и измерить, как эти белки изменяют крутку молекулы.
Результаты оказались удивительными: молекула когезина, один из видов SMC-белков у человека, не просто создает петли, но и закручивает ДНК в левую сторону, добавляя 0,6 оборота при каждом шаге формирования петли.
Интересно, что подобное свойство оказалось не уникальным для человека. Белки SMC, выполняющие те же функции у дрожжей, действуют аналогично. Независимо от вида или организма, механизм скручивания и петлеобразования сохраняется неизменным. Этот факт указывает на исключительную стабильность данного процесса на протяжении эволюции. Механизм одинаково работает в клетках человека, дрожжей и, вероятно, множества других организмов, что подчеркивает его фундаментальную важность.
Новое открытие дает ключевые подсказки для дальнейшего изучения работы молекулярных моторов SMC. Оно также подтверждает, что формирование петель в ДНК оказывает влияние на суперскрученное состояние хромосом, которое, в свою очередь, определяет такие процессы, как экспрессия генов.
Кроме того, SMC-белки связаны с рядом заболеваний, например, синдромом Корнелии де Ланге. Понимание их работы имеет важное значение для выявления молекулярных причин этих нарушений. Исследования подобного рода могут стать основой для разработки новых методов диагностики и лечения генетических заболеваний, связанных с дисфункцией хромосом.
Ранее ученые раскрыли происхождение генетического кода: новое исследование опровергло то, что было написано в учебниках.
