Naukowcy z Uniwersytetu w Osace twierdzą, że wyjaśnili strukturę regionu centromerowego w komórkach kurzych za pomocą kriogenicznej mikroskopii elektronowej (cryo-EM). Zespół opublikował swoje badanie w „Struktura krio-EM nukleosomu CENP-A w kompleksie z ggKNL2” Dziennik EMBO.

Zdaniem naukowców wyniki ich pracy mogą okazać się nieocenione w pogłębianiu wiedzy o podziale i wzroście komórek, dodając, że białka biorące udział w podziale komórkowym i kinetochorze są celem dla leków przeciwnowotworowych. Dlatego badanie to może również przyczynić się do zaprojektowania nowych leków na choroby takie jak rak.

„Nukleosomy centromeru białka A (CENP-A) zawierające specyficzną dla centromeru odmianę histonu H3 CENP-A reprezentują znak epigenetyczny, który określa pozycję centromeru. Kompleks Mis18 jest czynnikiem licencyjnym dla nowego osadzania CENP-A poprzez białko opiekuńcze CENP-A, białko rozpoznające złącze Holliday (HJURP), na chromatynie centromeru. Kurczak KINETOCHORE NULL2 (KNL2) (ggKNL2), złożony składnik Mis18, ma motyw podobny do CENP-C, a nasze poprzednie badanie sugerowało, że ggKNL2 bezpośrednio wiąże się z nukleosomem CENP-A w celu rekrutacji HJURP / CENP-A do centromeru, ” piszą śledczy.

„Jednak molekularne podstawy rozpoznawania nukleosomów CENP-A przez ggKNL2 pozostają niejasne. Tutaj przedstawiamy strukturę krio-EM nukleosomu CENP-A kurczaka w kompleksie z fragmentem ggKNL2 zawierającym motyw podobny do CENP-C. Kurczak KNL2 rozróżnia CENP-A i histon H3 w nukleosomie za pomocą motywu podobnego do CENP-C i jego regionu w dół. Zarówno C-końcowy ogon, jak i pętla RG CENP-A są jednocześnie rozpoznawane jako cechy CENP-A.

„Interakcja nukleosomu CENP-A – ggKNL2 jest zatem niezbędna dla funkcji KNL2. Co więcej, nasze dane strukturalne, biochemiczne i biologii komórkowej wskazują, że ggKNL2 zmienia swojego partnera wiążącego w centromerze podczas postępu cyklu komórkowego kurcząt”.

Technologia Cryo-EM okazuje się krytyczna

Cryo-EM szybko zamraża próbki, aby je zachować i ustabilizować, a następnie obrazuje je za pomocą zderzeń z elektronami, aby ujawnić ich strukturę. W regionie centromerowym tworzy się kompleks białek (kinetochor), który jest niezbędny do prawidłowego podziału komórek. Naukowcy byli w stanie wyjaśnić zmianę strukturalną kinetochoru na poziomie atomowym za pomocą analizy krio-EM.

Zespół badawczy wykazał, że podczas mitozy białko CENP-C wiąże CENP-A i pełni rolę rusztowania dla innych białek kinetochoru. Jednak podczas interfazy inne białko (KNL2) wiąże się zamiast tego z centromerami.

„KNL2 zawiera motyw podobny do CENP-C i jest składnikiem kompleksu Mis18, czynnikiem licencyjnym dla nowego osadzania CENP-A” – wyjaśniają główni autorzy badania Honghui Jiang, doktorant, i Mariko Ariyoshi, Pharm D.

Zespół ujawnił ponadto, że ta interakcja między KNL2 a centromerem jest wymagana do nowego osadzania się CENP-A podczas interfazy, co z kolei pomaga w utrzymaniu prawidłowego położenia centromeru.

„Wykazaliśmy również, że CENP-C jest fosforylowany podczas mitozy, a fosforylowany CENP-C wyklucza KNL2 z kompleksu KNL2 – CENP-A”, zauważa starszy autor dr Tatsuo Fukagawa, który sugeruje, że KNL2 wiąże się z CENP-A poprzez interfazę, utrzymywanie położenia centromeru do czasu, gdy cząsteczka fosforanu zwiąże się z CENP-C, gdy komórki osiągną mitozę. Następnie CENP-C preferencyjnie wiąże się z CENP-A, umożliwiając tworzenie kinetochoru do podziału komórki.