Перед делением клетка оставляет на нужных генах белковые «закладки»

Чтобы не вспоминать, чем она занималась до деления, клетка оставляет на важных генах специальные белковые «закладки», которые облегчают распаковку этих участков ДНК после деления и ускоряют реактивацию находящихся тут генов.

Чем бы клетка ни занималась, перед делением она должна свернуть все процессы и полностью посвятить себя делу размножения. Но после деления дочерним клеткам нужно «вспомнить», что им предстоит делать, то есть активировать те же гены, что работали в материнской клетке. Стволовая клетка крови и после деления должна остаться стволовой клеткой крови, а не превратиться в фибробласт соединительной ткани. На нужных генах должно остаться что-то вроде стикера-закладки, чтобы потом можно было открыть геном на нужном месте и начать работу.

Исследователи из Лаборатории в Колд-Спринг-Харборе (США) сумели определить механизм, с помощью которого делящаяся клетка оставляет такие генетические «закладки». Оказалось, что перед делением клетка по-разному упаковывает свои гены. Клеточное деление сопровождается компактизацией, уплотнением хроматина — ДНК-гистонового комплекса. Нить ДНК наматывается на гистоновые комплексы, при этом с неё счищаются все белки, которые обслуживали процесс транскрипции — синтеза матричной РНК на ДНК-шаблоне. После завершения деления хроматин разрыхляется, и белки транскрипции снова получают доступ к ДНК.

В своей работе учёные применили метод, который позволял в реальном времени следить за активацией того или иного локуса в хромосоме. Участок ДНК, белки-активаторы транскрипции и синтезирующаяся матричная РНК получали собственные флуоресцентные метки, по которым и можно было следить за процессом. Учёных интересовали две стадии в жизненном цикле клетки — интерфаза между делениями и отрезок времени непосредственно после деления. Оказалось, что после деления гены просыпаются быстрее, если происходила их реактивация, то есть если они были активны до деления.

В роли молекулярной закладки оказались специальным образом модифицированные гистоны. На молекулы белков, которые должны были запаковать самые активные гены, пришивался ацетильный остаток. Кроме того, ацетилированные гистоны разбавлялись другим белком, BRD4, который делал упаковку важных генов менее плотной. Когда деление завершалось, к этому участку ДНК устремлялись дополнительные молекулы BRD4. Вместе они расплетали хроматин и привлекали транскрипционные белки, чтобы те начали поскорее работать.

Результаты исследования учёные представили в журнале Nature Cell Biology.

Ранее уже появлялись данные о том, что BRD4 может читать модификации на гистоновых белках; было также известно, что, подавив его работу, можно остановить развитие лейкемии. Очевидно, новые результаты связывают воедино все полученные данные и при этом обнаруживают чрезвычайно существенную роль BRD4 в жизни клетки: без него клетка просто не знала бы, чем ей заняться после деления. Вряд ли, однако, вопрос можно считать закрытым: исследователям ещё предстоит выяснить, что заставляет молекулярные закладки перед делением прилипать к нужным генам.

Подготовлено по материалам PhysOrg.