DNA-protein cross-links (DPC) představují závažnou formu poškození DNA, která může narušit základní procesy založené na chromatinu. Mezi nimi se v nukleozomech často vyskytují křížové vazby DNA-histon (DHC), ale jejich strukturální a funkční důsledky zůstávají špatně pochopeny kvůli jejich nestabilitě a nízkému přirozenému výskytu.
Nyní vědci z Nankai University a Tsinghua University objevili, že jediná kovalentní vazba mezi DNA a histonovými proteiny může účinně „uzamknout“ nukleozom – základní jednotku chromatinu – zabránit mu v pohybu, přestavbě nebo správném zpracování polymerázou. Zjištění zveřejněná v Protein & Buňkaodhalit, jak mohou určité formy poškození DNA ztuhnout chromatin a hluboce zasahovat do klíčových genetických procesů.
Pomocí klikací chemie tým zkonstruoval nukleozomy obsahující jedinou, místně specifickou křížovou vazbu DNA-histon, aby přesně prozkoumal její strukturální a funkční účinky. Kryo-elektronová mikroskopie ukázala, že zatímco tvorba DHC nemění celkovou architekturu nukleozomu, dramaticky zvyšuje strukturální rigiditu a stabilitu. Zesíťované nukleozomy odolávaly rozkladu za podmínek vysoké soli a vysoké teploty, což naznačuje, že jediná kovalentní vazba významně posiluje interakce DNA-histon. Funkčně byl tento jediný DHC dostatečný k úplnému odstranění jak tepelně indukovaného klouzání nukleozomů, tak remodelace závislé na ATP pomocí remodelátoru chromatinu SNF2h.
Transkripční testy používající SP6 RNA polymerázu dále prokázaly, že tvorba DHC blokuje prodlužování transkripce v nukleozomech, což způsobuje předčasné ukončení zhruba 15 párů bází proti směru od místa zesítění. Mechanicky tato inhibice nevzniká ze sterické zábrany, ale z neschopnosti RNA polymerázy řídit translokaci nukleozomů podél DNA. Kromě toho DHC činí histony vysoce odolné vůči proteolytické degradaci, což naznačuje, že takové léze se mohou vyhýbat konvenčním cestám opravy DNA.
Tato zjištění společně prokazují příčné vazby DNA-histon jako vysoce toxickou a přetrvávající formu poškození DNA, která ztuhne nukleozomy, naruší remodelaci chromatinu a brání transkripci. Tato studie poskytuje první systematickou analýzu účinků DHC na chování nukleozomů in vitro a nabízí nový pohled na to, jak může kovalentní spojení DNA-histon ovlivnit stabilitu genomu a epigenetickou regulaci v živých buňkách.
Zdroj:
Odkaz na deník:
Shan, X., a kol. (2025) DNA – histon crosslink uzamkne strukturu nukleozomu a naruší jeho rozpoznání a zpracování. Protein & Buňka. DOI:10.1093/procel/pwaf094. https://academic.oup.com/proteincell/advance-article/doi/10.1093/procel/pwaf094/8315009?login=false.
