pozadí
eukaryotické chromozomy mají běžně oblasti satelitní DNA hojné v tandemových opakováních na centromerním a pericentromerním chromatinu. Je dobře známo, že centromerní heterochromatin vytváří funkci kinetochoru a umožňuje věrnou segregaci chromozomů. Role pericentrické satelitní DNA je však méně pochopena, zejména kvůli nedostatku kódování a ochrany proteinů napříč druhy. Předchozí studie ukázaly role pouze pro konkrétní kontexty, ale zda existuje ústřední role pro eukaryotickou satelitní DNA, zejména vzhledem k její hojnosti v genomu, není známo.
s tímto novým předtiskem Jagannathan, Cummings a Yamashita navazují na svou nedávnou studii eLife, která pojednává o formování a úloze chromocenter nebo sdružování více chromozomů, aby udrželi jadernou organizaci. Řeší několik nových otázek, včetně toho, jak mohou být všechny chromozomy Drosophila melanogaster v genomu svázány v chromocenterech, a jak mohou více satelitních dna a jejich odpovídající proteiny vázající DNA modulovat tento proces společně.
klíčová zjištění
vzhledem k tomu, že jejich předchozí práce identifikovala protein D1, který byl zodpovědný za sdružování chromozomů X, Y a 4 do chromocenter, skupina obrátila svou pozornost na chromozomy 2 a 3, hlavní autosomy v D. melanogaster, aby řešila, jak mohou být všechny chromozomy v genomu seskupeny do chromocenter. To je vedlo k objevení delšího satelitního opakování na autosomech, které byly vázány proteinem prod (proliferační Disruptor). Narušení funkce prod vedlo k tvorbě mikrojader a zvýšenému poškození DNA, což nakonec vedlo k buněčné smrti. To bylo také vidět v jejich předchozí práci s mutanty D1. Zajímavé je, že zatímco mutace D1 ovlivnily zárodečnou linii, mutace prod ne, což naznačuje, že oba působí na různé tkáně navzdory jejich podobným funkcím vytvářejícím chromocentra. Dvojité mutanty D1 prod se však nedokáží vyvinout v embryonálních stádiích a mají zvýšené mikrojader, což stanoví základní požadavek tvorby chromocentra prostřednictvím satelitní DNA.
Prod má zjevně podobnou roli jako D1 při vytváření chromocenter. Autoři exprimovali Prod ektopicky v tkáni, kde normálně není přítomna, a způsobili tvorbu chromatinových vláken, které vytvářejí různá chromozomová území spojující autozomy. To jasně ukazuje, že Prod je dostačující k tomu, aby tyto chromozomy spojily dohromady prostřednictvím vazby na satelitní DNA, což vysvětluje mechanismus tvorby chromocenter.
v tomto okamžiku Jagannathan a Cummings et al zjistili, že prod a D1 shlukové chromozomy prostřednictvím satelitní DNA. Ale protože oba proteiny působí na různé sady chromozomů, jak je celá genomová sada chromozomů zapouzdřena v jádru? Zdálo se, že Prod a D1 spolu interagují prostřednictvím imunoprecipitace, což naznačuje pouze slabou nebo přechodnou interakci. Prostřednictvím živého zobrazování, autoři objevili interakci“ kiss and run “ – ohniska D1 a ohniska Prod se krátce dotýkají a poté se oddělují, což naznačuje dynamický proces tvorby chromocentra. Zdá se, že oba proteiny jsou vzájemně závislé na funkční přítomnosti druhého, protože mutanti prod vykazovali vadné shlukování D1 v jádrech a naopak. Tato vzájemná závislost poskytuje síť pro vytvoření svazku všech chromozomů v genomu.
Stručně řečeno, Jagannathan a Cummings et al prokázali, že Prod a D1 vytvářejí síť, kde oba proteiny váží své příslušné sekvence satelitní DNA, aby přivedly všechny chromozomy do chromocentra a nakonec celý genom správně zabalily do jádra. Jejich studie ukazuje význam satelitní DNA, řešení nejen molekulárních a buněčných biologických důsledků poruch Prod a D1, ale také evolučního významu těchto proteinů a satelitní DNA.
otázky pro autory
studie elife ukázala, že ztráta D1 způsobuje, že se mikrojádra oddělí od hlavního jádra – způsobuje ztráta prod tvorbu mikrojader stejným způsobem?
interagují Prod a D1 s jinými proteiny kromě jejich přechodných interakcí“ kiss and run“? Je známo, že tyto proteiny fungují v jiných procesech souvisejících s jadernou integritou a / nebo obalem genomu?
v organismech s více než 4 chromozomy, kolik chromocenter tvořících, satelitních DNA vázajících proteinů může být nezbytné pro svazek většího genomu s více chromozomy?
diskuse uvádí, že D. simulans nemá satelitní DNA, která váže d. melanogaster Prod, takže jaký je protein podobný prod v D. simulans a jak podobný je D. melanogaster ve struktuře a funkci?
tagy: buněčná biologie, Drosophila, ovocné mušky, genetika, genom balení, satelitní dna
Publikováno dne: 11. prosince 2018
doi: https://doi.org/10.1242/prelights.6160