Белок ZBTB43 устраняет Z-ДНК без двухцепочечных разрывов

Бо́льшая часть геномной ДНК представляет собой правозакрученную спираль (B-ДНК). Однако в областях пурин-пиримидиновых повторов может возникать левозакрученная форма ДНК – Z-ДНК. У млекопитающих она обычно формируется в областях повторов (GC)_n. Белок ERCC1-XPF распознает и вырезает Z-ДНК с образованием двуцепочечных разрывов, что провоцирует появление вставок, делеций и геномные перестройки. Поскольку Z-ДНК мутагенна, неизвестно, как контролируется ее присутствие в клетках зародышевой линии.

Авторы новой работы, опубликованной в Nature Cell Biology, идентифицировали у мышей новый белок с цинковым пальцем ZBTB43, который удаляет Z-ДНК исключительно в клетках зародышевой линии у самцов.

Сначала ученые показали, что при большой эпигеномной перестройке в клетках зародышевой линии нерожденных мышат мужского пола снижается количество Z-ДНК, чего не происходит в соматических клетках семенников. Анализ транкриптомов просперматогониев показал, что уровень экспрессии Zbtb43 наиболее высок среди всех генов, кодирующих белки с доменом цинковый палец. Как оказалось, его экспрессия активировалась как раз во время большой геномной перестройки, когда из ДНК клеток зародышевой линии удаляется Z-ДНК.

Далее ученые экспериментально доказали, что белок ZBTB43 может связывать пурин-пиримидиновые повторы, которые склонны к сворачиванию в левозакрученную ДНК. Исследователи также непосредственно изучили мутагенность одного из известных сайтов связывания этого белка, Rps6kl1-Z, поскольку Z-ДНК обладает высоким мутагенным потенциалом. Они показали, что связываемые ZBTB43 пурин-пиримидиновые повторы действительно высоко патогенны и могут представлять угрозу для геномной целостности клетки. Дальнейшие исследования подтвердили, что сайты связывания ZBTB43 могут переходить в форму Z-ДНК. Более того, связанный с Z-ДНК ZBTB43 способен менять ее топологию и переводить в правозакрученную B-ДНК.

Последующие исследования показали, что ZBTB43 защищает ДНК в мужских зародышевых клетках от появления разрывов в геномной ДНК. В то же время оказалось, что белок ZBTB43 необходим для de novo метилирования ДНК в области пурин-пиримидиновых повторов.