Osaka, Japonia – Materiał genetyczny wewnątrz komórek jest zorganizowany w struktury zwane chromosomami. Centromer jest niezbędny do prawidłowego podziału chromosomów poprzez interakcję z mikrotubulami wrzeciona, gdy komórki dzielą się i rosną. Teraz badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Osace wyjaśniło strukturę regionu centromerowego w komórkach kurzych przy użyciu techniki znanej jako kriogeniczna mikroskopia elektronowa (cryo-EM).

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 zwany „kinetochorem”, który jest niezbędny do prawidłowego podziału komórek. Naukowcy byli w stanie wyjaśnić zmianę strukturalną kinetochoru na poziomie atomowym za pomocą analizy krio-EM.

Kiedy DNA jest skondensowane w chromosomy, jest owinięte wokół rdzenia wykonanego z białek zwanych histonami, tworząc strukturę znaną jako nukleosom. Nukleosomy w regionie centromerowym zawierają wariant białka histonowego o nazwie CENP-A, który określa położenie centromeru. Jednak mechanizmy, dzięki którym CENP-A osadza się w centromerach w celu prawidłowego określenia ich lokalizacji, były do ​​tej pory nieznane.

Zespół badawczy wykazał, że podczas mitozy (procesu podziału komórki) białko zwane CENP-C wiąże CENP-A i pełni rolę rusztowania dla innych białek kinetochoru. Jednak podczas interfazy (czasu, w którym komórka się nie dzieli), inne białko o nazwie 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 i Mariko Ariyoshi.

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”, wyjaśnia starszy autor Tatsuo Fukagawa. Sugeruje to, że KNL2 wiąże się z CENP-A poprzez interfazę, utrzymując położenie centromeru, dopóki cząsteczka fosforanu nie zostanie związana z CENP-C, gdy komórki osiągną mitozę. Następnie CENP-C preferencyjnie wiąże się z CENP-A, umożliwiając tworzenie kinetochoru do podziału komórki.

Te nowe spostrzeżenia na temat struktury regionu centromerowego okażą się nieocenione w pogłębianiu wiedzy na temat podziału i wzrostu komórek. Białka biorące udział w podziale komórek i kinetochorze są celem dla leków przeciwnowotworowych; w związku z tym praca ta przyczyni się również do projektowania nowych leków na choroby takie jak rak.

###

Artykuł pt. „Struktura krio-EM nukleosomu CENP-A w kompleksie z ggKNL2” zostanie opublikowany w Dziennik EMBO w DOI:

O Uniwersytecie w Osace

Uniwersytet w Osace został założony w 1931 roku jako jeden z siedmiu cesarskich uniwersytetów Japonii i jest obecnie jednym z wiodących kompleksowych uniwersytetów w Japonii o szerokim spektrum dyscyplinarnym. Ta siła jest połączona z wyjątkowym dążeniem do innowacji, które rozciąga się na cały proces naukowy, od badań podstawowych po tworzenie stosowanych technologii o pozytywnych skutkach ekonomicznych. Jego zaangażowanie w innowacje zostało docenione w Japonii i na całym świecie, otrzymując tytuł najbardziej innowacyjnego uniwersytetu w Japonii w 2015 r. (Reuters 2015 Top 100) i jedną z najbardziej innowacyjnych instytucji na świecie w 2017 r. (Innovative Universities and the Nature Index Innovation 2017) . Teraz Uniwersytet w Osace wykorzystuje swoją rolę jako Wyznaczona Krajowa Korporacja Uniwersytecka wybrana przez Ministerstwo Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii, aby przyczynić się do innowacji na rzecz dobrobytu ludzi, zrównoważonego rozwoju społeczeństwa i transformacji społecznej.

Strona internetowa: