Новое исследование Корейского института науки и технологий, которое будет опубликовано в Журнале биологической химии 13 октября, показало, что протеасома, важный белковый комплекс, расщепляющий белки в клетках, имеет еще одно неожиданное свойство. функция: прямое регулирование упаковки ДНК в ядре.
Протеасома расщепляет белки, которые клетка пометила для деградации, в процессе, называемом протеолизом. Дисфункция протеасомы наблюдается при заболеваниях многих физиологических систем, от иммунной, нервной и сердечно-сосудистой систем до процессов старения всего организма. Все больше исследований показывают, что, подобно швейцарскому армейскому ножу со скрытыми инструментами, протеасома способна выполнять дополнительные функции, не связанные с протеолизом.
ДНК организована в ядре в виде комплексов с белком в ядре в форме, называемой хроматином. Вообще говоря, неплотно упакованный хроматин, или эухроматин, позволяет транскрибировать ДНК и экспрессировать гены, тогда как плотно упакованный гетерохроматин препятствует экспрессии генов.
В экспериментах с дрожжевыми клетками Хогю Дэвид Сео, аспирант лаборатории Дэюп Ли, обнаружил, что протеасома может индуцировать образование гетерохроматина в некоторых частях генома, но останавливать его распространение в другие области. Удивительно, но мутации в протеасоме, выявляющие эффекты протеасомы на хроматин, не влияли на протеолиз, а это означает, что протеасома влияет на гетерохроматин посредством активности, отличной от протеолиза. Как он это делает, пока не известно.
«[Протеасома] может воздействовать на белки и перемещать, наклонять, сгибать их», - сказал Сео. «Итак, я считаю, что протеасома физически модулирует белки, которые действуют как щит для гетерохроматина. Вот как я думаю, что это может работать».
Формирование и распространение гетерохроматина представляет интерес в области эпигенетики, поскольку изменения в состоянии хроматина клеток в одном поколении потенциально могут передаваться следующему поколению.
«[Протеасома] может оказывать некоторое влияние на наследование эпигенетического программирования, потому что она влияет на распространение гетерохроматина», - сказал Сео. «Я не совсем уверен, как это может работать, потому что есть так много способов, которыми это могло бы действовать, но я уверен, что это может оказать некоторое влияние на эпигенетическое программирование».
На данный момент команда сосредоточена на понимании того, как протеасома регулирует гетерохроматин в организмах, помимо дрожжей, включая клетки мышей и человека.
«Протеасома взаимодействует практически с каждым белком в нашем организме в отношении функции деградации белка», - сказал Ли. «Мы считаем, что наша работа - это всего лишь проблеск того, на что способен этот белок… Анализ функций протеасом определенно поможет разработать терапевтические стратегии для различных заболеваний, таких как неврологические заболевания и рак."