Cryo-EM بینش جدیدی در مورد ساختار ناحیه سانترومر ارائه می دهد

مواد ژنتیکی درون سلول ها در ساختارهایی به نام کروموزوم سازماندهی شده است. سانترومر برای تقسیم صحیح کروموزوم ها از طریق برهمکنش با میکروتوبول های دوکی هنگام تقسیم و رشد سلول ها ضروری است. اکنون، مطالعه محققان دانشگاه اوزاکا با استفاده از تکنیکی به نام میکروسکوپ الکترونی برودتی (cryo-EM) ساختار ناحیه سانترومریک را در سلول‌های مرغ روشن کرده است.

Cryo-EM نمونه‌ها را به سرعت منجمد می‌کند تا آنها را حفظ و تثبیت کند، و سپس با استفاده از برخورد با الکترون‌ها از آنها تصویر می‌گیرد تا ساختار آنها آشکار شود. مجموعه ای از پروتئین ها به نام “kinetochore” در ناحیه سانترومریک تشکیل می شود و این برای سلول ها برای تقسیم صحیح ضروری است. محققان توانستند با استفاده از تجزیه و تحلیل cryo-EM تغییر ساختاری در kinetochore در سطح اتمی را روشن کنند.

هنگامی که DNA به کروموزوم متراکم می شود، در اطراف هسته ای ساخته شده از پروتئین هایی به نام هیستون ها پیچیده می شود تا ساختاری به نام نوکلئوزوم را تشکیل دهد. نوکلئوزوم های ناحیه سانترومر حاوی پروتئین هیستونی متفاوتی به نام CENP-A هستند که محل سانترومر را مشخص می کند. با این حال، مکانیسم‌هایی که توسط آن‌ها CENP-A در سانترومرها قرار می‌گیرد تا مکان آن‌ها را به درستی تعریف کند، تاکنون ناشناخته بود.

تیم تحقیقاتی نشان داد که در طی میتوز (فرایند تقسیم سلولی)، پروتئینی به نام CENP-C به CENP-A متصل می شود و به عنوان داربست برای سایر پروتئین های کینتوکور عمل می کند. با این حال، در طول اینترفاز (زمانی که سلول در حال تقسیم نیست)، پروتئین دیگری به نام KNL2 به سانترومرها متصل می شود. نویسندگان ارشد این مطالعه هونگهوی جیانگ و ماریکو آریوشی توضیح می‌دهند: «KNL2 حاوی یک موتیف شبیه CENP-C است و جزء مجموعه Mis18 است، که یک عامل مجوز برای رسوب جدید CENP-A است.

این تیم همچنین نشان داد که این برهمکنش بین KNL2 و سانترومر برای رسوب جدید CENP-A در طول اینترفاز مورد نیاز است، که به نوبه خود به حفظ مکان صحیح سانترومر کمک می کند. نویسنده ارشد Tatsuo Fukagawa توضیح می دهد: “ما همچنین نشان دادیم که CENP-C در طول میتوز فسفریله می شود و CENP-C فسفریله KNL2 را از مجموعه KNL2-CENP-A حذف می کند.” این نشان می‌دهد که KNL2 از طریق اینترفاز به CENP-A متصل می‌شود و محل سانترومر را تا زمانی که سلول‌ها به میتوز می‌رسند به CENP-C متصل شود، حفظ می‌کند. سپس، CENP-C ترجیحاً به CENP-A متصل می شود و اجازه می دهد تا کینتوکور برای تقسیم سلولی تشکیل شود.

این بینش های جدید در مورد ساختار ناحیه سانترومریک در پیشرفت دانش تقسیم و رشد سلولی بسیار ارزشمند خواهد بود. پروتئین های درگیر در تقسیم سلولی و کینتوکور هدف داروهای ضد سرطان هستند. بنابراین، این کار همچنین به طراحی داروهای جدید برای بیماری هایی مانند سرطان کمک می کند.