Молекулы ДНК — это длинные, похожие на нити полимеры, хранящие генетическую информацию о жизни, и в клетке они плотно упакованы в структуры, называемые хромосомами. Формирование хромосом в делящейся клетке необходимо для точной передачи информации ДНК дочерним клеткам.
Комплекс конденсина, как известно, играет важную роль в сборке хромосом, но остается неизвестным, как конденсин участвует в укладке молекул ДНК.Исследователи из Токийского университета, в том числе доцент Такаши Сутани, профессор Кацухико Сирахиге (Институт молекулярных и клеточных биологических наук) и аспирант Тойонори Саката (Высшая школа сельского хозяйства и наук о жизни), изолировали из клеток и проанализировали сегменты ДНК, к которым конденсин связывается, и было обнаружено, что конденсин связан с одноцепочечной ДНК (оцДНК), которая образуется при раскручивании двойной спирали ДНК.Измеряя количество оцДНК с использованием связывающего оцДНК белка, они обнаружили, что области оцДНК существуют в экспрессируемых генах и продуцируются экспрессией (или транскрипцией) генов, и что количество оцДНК дополнительно увеличивалось в клетках с дефицитом конденсина. Они также обнаружили, что дефекты сегрегации хромосом в мутантных клетках, которые демонстрируют пониженный уровень функции конденсина, в значительной степени устраняются ингибированием транскрипции.
Поэтому они пришли к выводу, что оцДНК образуется путем раскручивания двухцепочечной ДНК во время транскрипции, что оцДНК вредна для сборки хромосом и что конденсин восстанавливает размотанные сегменты оцДНК в двухцепочечную ДНК.«Было широко распространено мнение, что размотанные сегменты ДНК спонтанно возвращаются в каноническую двухспиральную ДНК, но это исследование показало, что восстановление двухцепочечной ДНК активно регулируется и важно для выживания клеток.
Оно также впервые продемонстрировало, что «присутствие оцДНК препятствует организации хромосом, что дает представление о механизме образования хромосом», — говорит доцент Сутани.Эта работа проводилась в сотрудничестве с исследовательской группой доктора Тацуи Хирано (главный научный сотрудник института RIKEN, Япония).