Гетерохроматин защищает хромосому от мутаций в области центромер

Группа исследователей под руководством Такуро Накагавы (Takuro Nakagawa) из Университета Осаки описала механизм защиты от хромосомных перестроек, возникающих из-за повторов в центромерах. Центромера — участок хромосомы, который отвечает за правильное разделение хроматид при делении клетки. Центромеры состоят из повторов, которые часто становятся причиной хромосомных перестроек, приводящих к гибели или превращению клетки в раковую.

ДНК в ядре существует в виде комплекса с различными белками — хроматина. По структуре и активности генов различают менее плотно упакованный эухроматин и более плотный гетерохроматин. Последний содержит молчащие гены. Одной из молекулярных меток гетерохроматина является метилирование девятого лизина гистона H3 (H3K9), осуществляемое ферментом метилтрансферазой Clr4 у дрожжей, или Suv39 у человека. ДНК в области центромер находится в состоянии гетерохроматина.

Гетерохроматин во многих случая отвечает за целостность генома. Исследователи показали, что удаление Clr4 у дрожжей Schizosaccharomyces pombe приводит к увеличению количества изохромосом — хромосом, возникающих в результате хромосомных перестроек, у которых одно плечо является зеркальным отражением второго. Замена лизина H3K9 на другие аминокислоты привела к таким же результатам. Таким образом, Clr4 предотвращает хромосомные перестройки благодаря метилированию.

Также ученые внесли мутации в РНК-полимеразу II и в транскрипционный фактор Tfs1/TFIIS, что снизило количество хромосомных перестроек в отсутствие Clr4. В ходе транскрипции РНК-полимераза II иногда останавливается и едет назад по ДНК-матрице. В этом случае Tfs1/TFIIS восстанавливает процесс транскрипции. Получается, что фермент Clr4 останавливает работу Tfs1/TFIIS и предотвращает восстановление транскрипции, снижая вероятность хромосомных перестроек в центромерной области.