Исследователи из Университета Осаки в Японии обнаружили ключевой механизм контроля репликации ДНК, который может помочь лучше понять, как клетки сохраняют генетическую информацию для предотвращения болезней или рака.
Команда опубликовала свои результаты в июле в The EMBO Journal, ведущем издании Европейской организации молекулярной биологии.
«Репликация ДНК инициируется из ряда различных мест, известных как источники репликации», - сказал автор Хисао Масуката, профессор биологии Высшей школы естественных наук Университета Осаки.
Чтобы обеспечить точное воспроизведение генетических чертежей клетки, репликация начинается в совершенно разное время и в разных местах. Генетический материал каждой клетки организован в определенные «файлы», называемые хромосомами. «Вкладки», помечающие эти файлы, называются теломерами - они помогают гарантировать, что последовательности ДНК начинаются и заканчиваются в правильном порядке и в нужное время.
Механизм, лежащий в основе этого пространственно-временного контроля, был неизвестен, но команда подозревала, что ответ может быть найден путем более тщательного изучения теломер.
«Связь между временем и пространством репликации хромосомной ДНК была долговременным вопросом, и были противоречивые наблюдения», - сказал Масуката. «Главная проблема, которую мы намеревались решить, заключалась в том, играет ли конкретный внутриядерный компартмент роль в регуляции репликации ДНК».
Исследователи обнаружили, что теломеры не работают сами по себе. Белки связываются с ними, прикрепляя сообщения о времени и другие уведомления о работе. Один белок, называемый Taz1, имеет особое значение: он связывается с теломерами, а небольшое количество Taz1 связывается с внутренними областями хромосом. Исследователи смогли наблюдать внутренние области и теломеры с помощью различных флуоресцентных белков, которые светятся разными цветами. Они использовали микроскоп, чтобы проследить за их движением, поскольку внутренние области связываются с теломерами во время процесса репликации в живых клетках.
Они увидели, что Taz1 вместе со своими партнерами притягивает внутренние области к теломерам, как скрепка для бумаг, чтобы предотвратить свободное движение бумажек.
Масуката называет этот клип «привязкой». Он связывает программу времени репликации внутренних областей с программой более поздних репликаций теломер. Однако он отметил, что точки начала репликации - места инициации репликации - привязаны к теломерам только в начальных фазах клеточного цикла. До сих пор неясно, как связывание регулируется клеточным циклом.
Получив более глубокое понимание этого сложного процесса клеточного дублирования, включая то, когда и как копируется определенная генетическая информация, ученые могут получить информацию для будущих исследований о том, как клетки сохраняют генетическую информацию для предотвращения болезней или рака.
«Наша конечная цель - понять принцип и значение [организации репликации ДНК]. Наши результаты подчеркнули важность теломер для структур и функций целых участков хромосом», - сказал Масуката. «Поскольку теломеры необходимы и высоко консервативны среди [большинства организмов], они могут играть много важных ролей на различных уровнях архитектуры и функционирования хромосом».