Proteina esențială pentru reglarea genelor are nevoie de o șaperonă pentru a-și face treaba
Cercetătorii au descoperit că histona de legătură H1, o proteină esențială pentru compactarea genelor și pentru oprirea expresiei genelor nefolosite, nu reușește să se atașeze singură de nucleozom, ci are nevoie de o proteină șaperonă care să o ghideze către ținta sa. Rezultatele studiului au fost publicate în revista Molecular Cell.
Fiecare celulă a unei plante, a unui animal sau a unei ființe umane conține întregul ADN al organismului. La oameni, genomul, care măsoară aproximativ 1,8 metri, trebuie să încapă în interiorul nucleului, de mai puțin de o zecime din lățimea unui fir de păr. Pentru a realiza acest lucru, segmente de ADN genomic se înfășoară în jurul unui grup de proteine histone pentru a forma nucleozomi, care apoi se pliază unii pe alții, formând cromatina.
Rolul histonei de legătură H1 este de a facilita compactarea cromatinei, asigurând că segmentele de ADN care conțin gene nefolosite de celulă rămân înfășurate și indisponibile pentru expresie. Regiunile genomului care urmează să fie compactate conțin multe molecule H1, în timp ce regiunile mai deschise au mai puțin H1. Deoarece majoritatea genelor sunt oprite, iar celula folosește doar o mică parte dintre ele, cele mai multe gene trebuie menținute în aceste stări compactate.
Pentru a înțelege modul în care H1 ajunge la nucleozomi, echipa condusă de Michael Poirier, profesor de fizică la Universitatea de Stat din Ohio, a folosit instrumente de tip „pensetă optică” și măsurători de fluorescență la nivel de moleculă unică pentru a vizualiza interacțiunile dintre H1 și ADN, respectiv nucleozom. Autorul principal al lucrării este Ehsan Akbari, cercetător în laboratorul lui Poirier.
Observațiile au arătat că H1 se mișcă haotic în interiorul celulei și continuă să se deplaseze chiar și după ce se leagă de ADN. Proteina se leagă direct de două catene de ADN care ies din nucleozom, dar se desprinde de nucleozom în loc să se încarce pe acesta prin intermediul ADN-ului. „Se mișcă și nici măcar nu merge spre nucleozom, ceea ce nu-mi venea să cred”, a declarat Poirier.
Presupunând că o proteină șaperonă ar putea fi veriga lipsă, echipa a adăugat în experimente trei proteine șaperone cunoscute pentru histona de legătură. „În mod uimitor, șaperonele au făcut o serie de lucruri pentru a regla modul în care circulă H1 și cum găsește și ajunge efectiv pe nucleozomi”, a explicat Poirier. El a adăugat că ceea ce au descoperit este că H1 se încarcă direct și are tendința de a aluneca de-a lungul ADN-ului, un comportament necunoscut până acum, dar că are nevoie de o șaperonă pentru a ajunge pe nucleozomul propriu-zis.
Poirier a subliniat importanța acestor rezultate pentru înțelegerea bolilor. „H1 este un regulator cheie al genelor care sunt folosite de o celulă și al celor care nu sunt. Dacă vrei să înțelegi cum se dezvoltă o boală din cauza faptului că expresia genelor nu mai funcționează corect, atunci trebuie să înțelegi cum funcționează H1″, a spus el. Odată ce acest lucru este înțeles, se deschide posibilitatea unor noi terapii care să contracareze această cauză a bolii.
Deși acest studiu nu epuizează subiectul, vizualizările pas cu pas oferă indicii noi despre locurile în care procesul ar putea merge greșit. Laboratorul lui Poirier a studiat anterior variantele H1 și modificările post-translaționale care pot apărea, schimbând țintirea și funcția H1 după ce aceasta este fabricată de celulă. „Un lucru foarte natural de făcut în continuare este să analizăm cum aceste variante, modificările post-translaționale și, cel mai important, mutațiile relevante pentru cancer influențează proprietățile și funcția H1, pe care acum suntem în măsură să le măsurăm”, a declarat Poirier.
Pe lângă Akbari și Poirier, la studiu au contribuit Nathaniel Burge de la Universitatea de Stat din Ohio, precum și Matti Valdimarsson, Aritra Chowdhury și Benjamin Schuler de la Universitatea din Zurich.
