Конец хромосомы похож на парковочное место у входа в здание: его нужно занять, иначе клетка примет его за поломку и начнёт чинить то, что не сломано. У дрожжей роль парковщика выполняет белок Cdc13. Он узнаёт теломеру, то есть концевой участок хромосомы, и цепляется за неё. Но как именно он это делает, долго оставалось загадкой: приезжает ли он сразу парой, как два друга на одной машине, или поодиночке, занимая место и поджидая напарника.
Чтобы увидеть этот процесс, учёные прикрепили к теломерной ДНК две светящиеся метки, которые передают друг другу энергию, когда находятся близко. Когда белок садится на ДНК, метки расходятся, и свечение меняется. Так удалось различить три состояния: пустое место, один белок на ДНК и два белка. Оказалось, что сначала на теломеру садится один Cdc13, и только потом к нему присоединяется второй.
Проверка с мутантами подтвердила картину. Белок, который не умеет соединяться с партнёром, так и остаётся в одиночестве. А белок, который не умеет хвататься за ДНК, вообще не садится. Прямой подсчёт молекул показал: на коротком участке теломеры помещаются максимум два белка, а на более длинном — до четырёх. При этом пара белков выдерживает повышение концентрации соли, а одиночка смывается.
Такая двухшаговая посадка объясняет, как клетка отличает настоящий конец хромосомы от случайного разрыва. Одиночный белок быстро проверяет, туда ли он сел, и если нет — уходит. А если место правильное, приходит второй белок и фиксирует комплекс. Это похоже на то, как работает охрана: сначала один сотрудник осматривает место, а затем вызывает напарника, чтобы встать на пост вдвоём.
Теперь, когда ясно, что стабильный комплекс образуют два белка, следующий шаг — увидеть его структуру с атомным разрешением. Это поможет понять, почему для прочной защиты теломеры нужны именно двое, и как на этот процесс влияют другие белки, работающие рядом. Но уже сейчас видно, что парковка на конце хромосомы устроена хитрее, чем казалось: сначала один, потом второй.
Константа диссоциации комплекса Cdc13 с теломерной ДНК составляет около 1 наномоля — это значит, что при концентрации белка всего одна молекула на миллиард молекул воды половина ДНК уже связана. Для сравнения, типичная константа диссоциации многих ферментов с субстратом лежит в микромолярном диапазоне, то есть в тысячу раз слабее.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.