Раскрыта ядерная «жизнь» актина
Ключевое элементарное звено жизни, актин — один из самых изобилующих и хорошо сохранившихся белков в эукариотических клетках. Обнаруженный вначале в мышечных клетках более 70 лет назад, актин обладает известной идентичностью как цитоплазматический белок, который работает, связывая себя в цепи, чтобы сформировать мышечные волокна. Волокна, которые сформированы этими полимерами актина, критичны для мышечного сокращения.
Таким образом, когда ученые обнаружили актин в ядре, это стало неожиданностью. В течение прошедших нескольких десятилетий лаборатории работали, чтобы точно выяснить, что он делает там. Новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале «Природа, структурная и молекулярная биология» раскрывает, что у актина есть новая и фундаментальная ядерная функция, и что удивительно, он выполняет эту задачу в своей одномолекулярной (мономерной) форме – и не посредством полимеризации.
Старший автор исследования, доктор философии Ксютонг «Сноу» Шен, доцент медицинского департамента Отделения молекулярного онкогенеза в Центре изучения рака имени Андерсона при Техаском Университете, был очарован тайной ядерного актина. В сотрудничестве с исследователями из Колорадского государственного университета его лаборатория разработала уникальную модель системы, чтобы «ухватить» функцию актина в ядре при исследовании актин- содержащего хроматинового реконструируемого комплексного соединения INO80.
В 2000, будучи постдокторантом в лаборатории Карла Ву Национального института здравоохранения, Шен идентифицировал актин как компонент комплексного соединения INO80, увеличивая список доказательств того, что актин действительно работает в ядре. Однако, то как фактически актин работает в ядре, остается неясным из-за нехватки понятных экспериментальных моделей.
«Наша модель системы открыла новую возможность для того, чтобы подробно изучить функцию ядерного актина, поскольку это имеет отношение к генному регулированию, стабильности генома, и, в конечном счете, к раку», — сказал Сноу.
Ядерная роль мономерного актина
Поскольку у дрожжей есть только отдельный ген актина, авторы рассуждали, что исследование INO80 в дрожжевых клетках позволит провести прямое исследование ядерной функции белка. Напротив, у млекопитающих есть, по крайней мере, шесть форм актина, закодированного отдельными генами, делая более затруднительным их исследование.
Исследователи использовали генетические и биохимические методы, чтобы проанализировать роль актина в комплексном соединении INO80. Комплексное соединение INO80 обычно функционирует в ядре для перегруппировки хроматина — переплетенных белков и ДНК, которые упакованы в хромосомы — регулируя экспрессию множества различных генов.
Авторы нашли, что мутантная форма актина ухудшает способность INO80 правильно функционировать, вовлекая актин в процесс модернизации хроматина — раскрывая область для исследования с применением результатов в диагностике рака и его терапии.
В цитоплазме, актин функционирует, прежде всего, как полимер. Цитоплазматический актин — компонент цитоскелета (опорных структур цитоплазмы) и механизмов сжатия мышц, и существенен в процессе мобильности клеток, включая метастазирование рака. Актин в комплексе INO80 встроен искусным способом таким образом, что он не может полимеризироваться; вместо этого, видимо, мономерная форма актина взаимодействует с хроматином.
«Наше исследование оспаривает догму, что актин функционирует через полимеризацию, раскрывая новый и вероятный фундаментальный механизм для мономерного ядерного актина», — сказал Шен.
Новые данные для старого комплекса
Поскольку актин и несколько других компонентов INO80 так хорошо сохранились, даже в человеческих клетках, этот механизм, вероятно, представляет древнюю, фундаментальную роль актина, которая сохранилась, пройдя через эволюцию. Группа Шена теперь изыскивает точный механизм, которым ядерный актин взаимодействует с хроматином. Они также надеются распространить результаты на клетки человека, и идентифицировать потенциальные пути, которыми ядерный актин может быть включен в раковые процессы.
Хроматин важен для поддержания тонкого баланса между активацией генов и репрессией, сказал Шен. «Разрушение этой регулировки может привести к развитию рака, и еще неизвестно, есть ли у ядерного актина роль в этом процессе».
Ведущие авторы исследования — доктора философии Прабодх Капур и Мингминг Чен, постдокторанты из лаборатории Шена. Соавторы — доктора философии Дуэн Дэвид Винклер и Каролин Люгер из отделения биохимии и молекулярной биологии Колорадского государственного университета. Старший автор Шен, также работает в медицинском департаменте Центра эпигенетики рака имени Андерсона.
Исследование финансировалось грантами от Национального института рака (K22CA100017) и Национального института основных медицинских наук (RO1GM093104), а также Национальным институтом здоровья, Центром эпигенетики рака, пожертвованиями Теодора Н. Лоу для научных достижений в медицинском департаменте Центра имени Андерсона и постдокторской программой для доктора философии Прабодха Капура от медицинского департамента Центра имени Андерсона.
Источник: sciencedaily.com
- Клюква повышает спортивные результаты
- Скрытая опасность усталости после сна
- Томатный сок эффективно убивает сальмонеллу и другие вредные бактерии
- Прорыв в лечении пищевой аллергии
- Роль сельской жизни в укреплении детского иммунитета
- Как осознанность усиливает упражнения
- Генетический код семян Чиа
- Новый метод лечения легочной гипертензии
- Как Глазго-Каролинские часы точно измеряют биологическое старение
- Лечение серповидно-клеточной анемии
