Белок 53BP1 не только чинит ДНК, но и поддерживает стабильность генома

Китайские ученые показали, что белок 53BP1, распознающий двухцепочечные разрывы и направляющий их репарацию по пути негомологичного соединения концов, способен к фазовому переходу жидкость-жидкость вместе с белком гетерохроматина HP1α. В отсутствие белка 53BP1 нарушается формирование гетерохроматина.

Credit:
moovstock | 123rf.com

Белок 53BP1 наиболее известен по своей роли в системе репарации. Он распознает двухцепочечные разрывы и направляет их репарацию по пути негомологичного соединения концов (non-homologous end joining, NHEJ), ингибируя гомологичную рекомбинацию. Согласно новому исследованию, опубликованному в Nature Communications, 53BP1 задействован в поддержании гетерохроматина в областях тандемных повторов, тем самым сохраняя структурную целостность ДНК и функционирование генома. Вместе с белком гетерохроматина HP1α он подвергается фазовому переходу жидкость-жидкость (liquid-liquid phase separation, LLPS), причем по отдельности ни 53BP1, ни HP1α на это не способны.

Авторы исследования работали с несколькими линиями клеток, нокаутными по гену, кодирующему 53BP1, а также клетками дикого типа, экспрессирующими 53BP1. Ученые продемонстрировали, что в клетках, экспрессирующих 53BP1, даже в отсутствие повреждений ДНК этот белок собирается в кластеры внутри ядра. Дальнейший анализ показал, что эти скопления формируются в областях ядра, содержащих гетерохроматин.

В частности, исследователям удалось продемонстрировать колокализацию кластеров 53BP1 и эпигенетического маркера конститутивного гетерохроматина H3K9me3. Также эти кластеры частично колокализовались с белком гетерохроматина HP1α. Эксперименты по ко-иммунопреципитации показали, что 53BP1 и HP1α непосредственно взаимодействуют друг с другом. Таким образом, кластеры 53BP1 могут формироваться в областях конститутивного гетерохроматина в нормальных условиях и в отсутствие повреждений в ДНК.

Оказалось, что формирование скоплений 53BP1 зависит от присутствия HP1α. Однако при нокауте гена, кодирующего 53BP1, гетерохроматин исчезает в ряде областей генома, в частности, содержащих тандемные повторы. Более того, белок 53BP1 препятствует аберрантной транскрипции гетерохроматинизированных участков.

Образование кластеров 53BP1, как оказалось, происходит по пути LLPS, причем для этого процесса необходим белок HP1α. Как правило, в LLPS участвуют неупорядоченные участки белка. С помощью биоинформатического анализа такие участки удалось идентифицировать. Известно, что молекулярные конденсаты, сформированные за счет LLPS, распадаются под действием 1,6-гександиола. Кластеры 53BP1 разрушаются под действием этого спирта, что подтверждает, что основная движущая сила их формирования — LLPS.

Ученые показали, что 53BP1 и HP1α могут подвергаться LLPS с образованием скоплений внутри ядра. Примечательно, что образование внутриядерных кластеров 53BP1 за счет LLPS не зависит от репарации двухцепочечных разрывов. Формирование кластеров 53BP1 играет защитную роль: поддерживая гетерохроматин, они препятствуют повреждению ДНК в результате стресса и преждевременному старению клеток.

Источник

Zhang L., et al. 53BP1 regulates heterochromatin through liquid phase separation // Nature Communications, 13, 360, 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-28019-y

Добавить в избранное

Вам будет интересно