Дослідження виявило роль когезину у відповіді клітин на стрес реплікації
Дослідники описали, як когезин і білок NIPBL перебудовують контакти ДНК у клітинах під час стресу реплікації.
Когезин — білковий комплекс, що організовує структуру геному, — накопичується біля зупинених вилок реплікації ДНК і допомагає клітинам перебудовувати контакти в ділянках, де відбувається копіювання генетичного матеріалу. Як повідомляє Nature, цей процес залежить від білка NIPBL, який завантажує когезин на хроматин і забезпечує екструзію петель ДНК.
Автори роботи досліджували реакцію клітин на реплікативний стрес — стан, за якого просування вилки реплікації сповільнюється або зупиняється. Такий стрес моделювали, зокрема, гідроксисечовиною, що зменшує запас нуклеотидів у клітині. За сильнішої обробки препаратом дослідники зафіксували збагачення субодиниць когезину та пов'язаних із ним білків на новосинтезованій ДНК.
Залежність від NIPBL
За допомогою методів аналізу білків на новосинтезованій ДНК вчені встановили, що на зупинених вилках зростає присутність SMC1, RAD21, STAG2, NIPBL і Sororin. Подібне накопичення когезину спостерігали також після впливу афідіколіну та мітоміцину C — агентів, які порушують перебіг реплікації.
Коли NIPBL швидко видаляли в клітинах HCT116 за допомогою дегронної системи, накопичення SMC1 і RAD21 біля зупинених вилок практично зникало. Водночас видалення CTCF, іншого ключового чинника просторової організації хроматину, не змінило залучення когезину до вилок під час реплікативного стресу. Це вказує, що для цього процесу визначальними є завантаження когезину та/або екструзія петель за участю NIPBL, а не саме порушення топологічних доменів ДНК.
Перебудова контактів нової ДНК
Для вивчення контактів у ділянках, що реплікуються, команда розробила метод Repli-C на основі Micro-C. Він дав змогу картувати взаємодії новосинтезованої ДНК з високою роздільною здатністю. Біля точок початку реплікації дослідники виявили характерні структури, які можуть відображати фізично пов'язані сестринські вилки.
Після виснаження SMC1 таких структур ставало більше, а їхня довжина зростала. Натомість обробка гідроксисечовиною скорочувала їх незалежно від наявності когезину. На думку авторів, когезин за звичайних умов обмежує поширення цих контактів, тоді як під час стресу клітини змінюють просторову організацію реплікованих ділянок. Робота описує механізм, пов'язаний зі сповільненням і зворотним ремоделюванням вилок реплікації.
