Учёные из университета Южной Калифорнии выявили белок, который может менять топологию ДНК, заставляя данную молекулу сворачиваться в «суперспираль».

Обнаружение учёных предоставляет новую информацию о роли изученных белков – МСМ (аббр., от англ. mini-chromosome maintenance protein complex) в клетках злокачественных опухолей, в которых содержится большое количество данных белков.

Представьте, что скручиваете один конец резиновой нити и при этом держите второй конец неподвижно. После некоторого количества поворотов образуется плотная структура. Если продолжить сворачивать конец уже закрученной нити, то структура начнёт сворачиваться вокруг себя, образуя плотный узел. Подобным образом в «сверхспирализованные» структуры могут быть свёрнуты и молекулы ДНК.

Хромосомная ДНК формирует различные сверхспирализованные структуры для того, чтобы обеспечить возможность протекания ряда важных процессов. Формирование сверхспирализованных структур приводит к включению и выключению некоторых генов, а так же регуляции работы других генов. Результаты проведённого исследования показывают, что избыток МСМ в клетке может приводить к гиперэкспрессии, снижению активности или выключению ряда важных генов, заставляя клетки бесконтрольно расти и малигнизироваться.

Структура хромосомной ДНК играет важную роль в регуляции экспрессии генов клетки, следовательно, и в регуляции физиологического состояния клетки. Изменение топологии ДНК – это эффективный способ контроля структуры хромосомной ДНК. Обнаружение способности МСМ менять топологию ДНК позволяет совершенно по-новому взглянуть на роль МСМ в регуляции работы генов и развитии злокачественных новообразований, считает профессор Шаожань Чень (Xiaojiang Chen, молекулярный биолог, работник колледжа гуманитарных и естественных наук Дэвида и Даны Дорнсайфов при университете Южной Калифорнии, автор проведённого исследования).

Чень и его коллеги обнаружили, что

МСМ-белки формируют филамент, в значительной степени напоминающий широкую трубку, вдоль внутренней стенки которой спирализуются нити ДНК. Изнутри трубка, образованная МСМ-белками, представляет собой широкий спиральный канал, несущий сильный положительный заряд.

«Столь специфическая особенность является необычной. Когда вы с ней сталкиваетесь, то понимаете, что она должна выполнять специальную функцию» – уточняет профессор Чень. Широкий спиральный канал притягивает и связывает нить ДНК, несущую отрицательный заряд.

Плотное закрепление ДНК на поверхности закрученного канала внутри спирального филамента из МСМ-белков заставляет суперспирализовываться двойную спираль ДНК. Дальнейшие исследования учёных из университета Южной Калифорнии позволят выяснить, как изменения топологии ДНК, вызванные активностью МСМ-белков, влияют на малигнизацию клеток, а так же помогут уточнить возможность применения данных изменений для лечения злокачественных новообразований.