popularyzatorski opis rezultatów projektu
advertisement
Nr wniosku: 149678, nr raportu: 12581. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. Jerzy Dobrucki Projekt badawczy "Korelacja dynamiki histonu łącznikowego H1 z przestrzenną architekturą chromatyny w jądrach komórkowych" nr 2011/01/B/NZ3/00609 DNA w jądrach komórek ssaków występuje w kompleksie z białkami. Ta bardzo długa cząsteczka przyjmuje formę podwójnej nici nawiniętej na liczne kuliste agregaty białek, tzw. histonów. Na każdy rdzeń histonowy nawinięte są dwa zwoje DNA, spięte na powierzchni tzw. histonem łącznikowym H1. Histon H1 ma fundamentalne znaczenie w utrzymywaniu ułożenia kompleksu DNA i białek w przestrzeni jądra komórkowego, oraz w reorganizacji upakowania i trójwymiarowej struktury cząsteczki DNA. Histon ten wpływa zatem na liczne funkcje DNA. Mimo, iż histon H1 pełni ważną funkcję strukturalną, nie jest połączony z DNA trwale, lecz odłącza się od DNA i łączy się powtórnie wiele razy na sekundę. Zjawisko to określa się terminem 'dynamiki' histonu H1. Histony rdzenia, na który nawinięty jest DNA, nie wykazują takiej dynamiki jak histon H1. Przeprowadzone badania skupione były na pomiarach dynamiki histonu H1 z wykorzystaniem najnowszych metod fluorescencyjnej mikroskopii konfokalnej - FCS, RICS, FRAP i anizotropii fluorescencji. Wykazały, iż cząsteczki histonu H1, które w danym momencie nie są związane z DNA szybko znajdują nowe miejsce wiązania i powtórnie łączą się tym polimerem. Ich czas przebywania na powierzchni DNA jest jednak różny w różnych rejonach jądra komórkowego i zależy od lokalnej gęstości DNA. Różnice w dynamice histonu H1 w różnych obszarach DNA są ogromne - czas kontaktu z DNA może być rzędu jednej tysięcznej sekundy, ale może również wynosić około minuty. Dynamika histonu H1 wpływa na funkcje pełnione przez DNA, na przykład na tempo ekspresji genów i wydajność naprawy uszkodzeń materiału genetycznego. Przeprowadzone badania dynamiki histonu H1 w jądrach komórek ssaków mają znaczenie dla zrozumienia mechanizmów oddziaływań między DNA i cząsteczkami, które wykazują powinowactwo do DNA i mogą modyfikować jego strukturę i funkcję, a przede wszystkim wywoływać uszkodzenia i groźne mutacje. Można przypuszczać, że te rejony DNA w których histon H1 jest związany mocno, przez długie okresy czasu, nie są dostępne dla cząsteczek, które mogą uszkadzać DNA. Rejony, w których histon H1 łączy się z DNA na krótko są natomiast bardziej podatne na uszkodzenia. Obserwacje te mają znaczenie dla zrozumienia funkcji materiału genetycznego i mechanizmów indukcji uszkodzeń, zarówno w żywych komórkach ciała ludzkiego, jak i w przypadku stosowania terapii przeciwnowotworowych, których celem jest selektywne uszkadzanie DNA komórek nowotworu. Na rysunku pokazano przykład wykonanych pomiarów. Obraz (A) pokazuje rozkład DNA i histonu H1 w jądrze komórki ssaka (zielony), oraz wartości parametru, który określa tempo ruchów cząsteczki (skala barwna). Poniżej (B) analiza ilościowa ruchliwości cząsteczek histonu H1 w jądrze komórkowym (z pracy Bernaś et al., 2014).
