Новое понимание роли белка в регулировании плотной упаковки ДНК может иметь значение для борьбы с устойчивостью опухолевых клеток к противораковым препаратам.
Исследователи из Университета Хоккайдо выяснили, как белок поддерживает тонкий баланс плотно упакованной ДНК внутри дрожжевых клеток с одним и тем же генетическим материалом, а также допускает различия между ними. Результаты, опубликованные в журнале PLOS Genetics, могут помочь исследователям определить способы подавления образования опухолевых клеток, устойчивых к противораковым препаратам.
Невероятно длинные нити ДНК, обнаруженные в клетках, упакованы в структуру, называемую хроматином, с помощью белков, называемых гистонами. Гетерохроматин - это место, где части хроматина действительно плотно упакованы вместе. Это затрудняет доступ к определенным генам, эффективно подавляя их. Аномальное образование гетерохроматина может ингибировать гены, необходимые для основных функций клетки. Но он также может играть роль в клеточной адаптации к меняющимся обстоятельствам, изменяя доступность генов. Механизмы, регулирующие распределение гетерохроматина, еще полностью не изучены.
Белок, называемый Epe1, известен своей подавляющей ролью в формировании гетерохроматина. Химик-биолог Йота Мураками из Университета Хоккайдо возглавил группу ученых в Японии, чтобы выяснить, что происходит на молекулярном уровне.
Когда клетка делящихся дрожжей делится на две, каждая клетка имеет идентичный генетический материал. Команда Мураками обнаружила, что отключение Epe1 в дрожжевых клетках приводит к образованию стохастического гетерохроматина, изменяя характеристики некоторых клеток и приводя к образованию более разнообразной популяции дрожжей.
На молекулярном уровне Epe1 работает против молекулярной метки гистона, называемой H3K9me, которая привлекает белки, подавляющие гены, для формирования гетерохроматина. Команда обнаружила, что Epe1 предотвращает отложение H3K9me в местах, где может образовываться аномальный «эктопический» гетерохроматин. Это также способствует удалению H3K9me на уже сформированном эктопическом гетерохроматине, дестабилизируя плотную структуру. «Интересно, что наше исследование показало, что удаление эктопического гетерохроматина с помощью Epe1 является неполным. Таким образом, это создает разнообразие в экспрессии генов и характеристиках клеток в популяции с одним и тем же генетическим материалом», - говорит Йота Мураками. «Другими словами, в то время как Epe1 предотвращает появление экстремального разнообразия, вызванного случайным образованием гетерохроматина, он также допускает индивидуальность».
Разнообразие клеток помогает адаптироваться к постоянно меняющимся условиям, но это не всегда хорошо. Делящиеся опухолевые клетки также могут приобретать разнообразие и вырабатывать устойчивость к противораковым методам лечения.«Поскольку механизмы регуляции хроматина, обнаруженные в клетках делящихся дрожжей, аналогичны механизмам у людей и других млекопитающих, эта работа может улучшить понимание того, как клетки в нашем организме адаптируются к изменяющимся условиям и вырабатывают устойчивость к противораковым препаратам», - объясняет Йота Мураками.