Зачем белок клеточного скелета нужен в клеточном ядре

Долгое время актин считался сугубо цитоплазматическим белком, который должен поддерживать клетку, образуя полимерные цитоскелетные нити. И когда его вдруг обнаружили в ядре, где никаких цитоскелетных нитей не было и в помине, учёные немало озадачились. И несколько десятилетий прошло в попытках узнать, что актин делает внутри ядра.

Исследователям из Онкологического центра им. Андерсона при Техасском университете (США) удалось, похоже, разгадать загадку ядерного актина. В 2000 году сотрудники лаборатории Сюэтуна Шэня обнаружили актин среди белков, управляющих состоянием хроматина, то есть степенью упаковки ДНК. Эти белки складывались в комплекс INO80, однако понять, что в нём делает актин, учёным удалось только сейчас.

Хотя одиночные молекулы актина выполняют не менее важные функции, чем его полимерная форма, в виде цитоскелетных нитей в цитоплазме он выглядит гораздо эффектнее. (Фото SeattleChildrens.)

Эксперименты проводились на дрожжах, так как у них в геноме есть только один ген актина. Оттого следить за ним в дрожжах не в пример проще, чем в клетках млекопитающих, у которых целых шесть форм этого белка, кодируемых разными генами. В статье, опубликованной в Nature Structural & Molecular Biology, авторы пишут, что актин необходим для работы всего комплекса INO80 — без него эта хроматин-ремоделирующая машина отключалась. Ключевой же вопрос был в том, в каком именно виде актин выполняет свои ядерные функции, в полимерном или мономерном.

В цитоплазме он нужен почти исключительно в виде полимера: любое движение клетки опирается на удлиняющиеся и укорачивающиеся актиновые филаменты. Поэтому и считалось, что абсолютно любая функция этого белка зависит от его способности полимеризоваться. В ядре же оказалось всё наоборот: чтобы комплекс INO80 работал, ядерный актин ни в коем разе не должен образовывать полимерные нити.

И сам актин, и другие белки из комплекса INO80 довольно консервативны в эволюции, вплоть до человека. Так что с большой долей уверенности можно сказать, что и в ядрах человеческих клеток актин работает примерно так же и на тех же условиях, что и в ядрах дрожжей. Хроматин-ремоделирующие комплексы влияют на активность генов: если INO80 разархивирует какую-то область ДНК, то следом включатся находящиеся в ней гены. И наоборот: если комплекс заставит гистоны плотнее связать ДНК, то и гены в ней будут неактивны. От превращения хроматина в клетке зависит очень многое — например, нужно ли ей делиться. Возможно, через актин получится выключать бесконтрольное деление раковых клеток, просто упаковывая плотнее соответствующие «взбесившиеся» гены.

Подготовлено по материалам Онкологического центра им. Андерсона при Техасском университете.