Точная репликация всего генома и правильное наследование организации хроматина с каждым клеточным делением необходимы для определения судьбы дочерних клеток и поддержания их идентичности. Ошибки сборки хроматина de novo во время репликации ДНК могут нарушать эти процессы. В ходе созревания хроматина гистоны и их варианты приобретают характерные для клетки посттрансляционные модификации, которые контролируют организацию хроматина и доступность ДНК, обеспечивая транскрипционную активность нужных генов. Важную роль в обеспечении правильной сборки хроматина de novo играет гистоновый шаперон CAF-1 (фактор сборки хроматина 1). Однако механизмы возникновения ранних дефектов при сборке хроматина и влияние CAF-1 на его организацию плохо изучены. Международная группа ученых исследовала последствия снижения уровня CAF-1 и установила молекулярные механизмы ответа на дефекты при сборке хроматина de novo в S-фазе клеточного цикла. Ученые ввели лиганд за 10 минут до мечения EdU (аналогом тимидина) и затем провели EdU-секвенирование единичных клеток (scEdU-seq), что позволило отслеживать геномные изменения после клеточного деления. Оказалось, что резкая потеря CAF-1 в ранней или поздней S-фазе приводит к немедленному выходу активности CDK2 на плато, в то время как клетки, утратившие CAF-1 в G1-фазе, реагируют не сразу и нормальным образом наращивают активность CDK2, пока не войдут в S-фазу. Соответственно, потеря CAF-1 замедляла скорость репликации ДНК, тем самым продлевая S-фазу и увеличивая продолжительность клеточного цикла. Чтобы выяснить, как именно острое снижение уровня CAF-1 влияет на замедление репликации ДНК, ученые проанализировали активность контрольных точек клеточного цикла. Потенциальным специфическим маркером нарушений сборки хроматина в S-фазе может быть накопление PCNA (ядерного антигена пролиферирующих клеток). Они показали, что транскрипционные профили клеток после кратковременного (2 часа) снижения уровня CAF-1 изменяются только в S-фазе, а более длительное (30 часов) снижение уровня CAF-1 вызывает транскрипционные изменения и в других фазах, что говорит о более сильном влиянии на клеточный цикл. Углубленное изучение клеток в S-фазе после кратковременной потери CAF-1 выявило снижение уровня транскрипции специфичных для S-фазы гистонов. Методом repli-ATAC-seq, который позволяет измерять доступность хроматина именно в реплицирующихся участках ДНК, ученые установили, что острое снижение уровня CAF-1 значительно увеличивает доступность вновь реплицирующейся ДНК по всему геному, и это приводит к потере точности транскрипции в S-фазе. Кроме того, снижение уровня CAF-1 подавляет способность клеток вступать в новый клеточный цикл после митоза. Этот эффект был более выражен для клеток, которые потеряли CAF-1 на ранних фазах клеточного цикла, и чем дольше отсутствовал CAF-1, тем меньше они были способны к дальнейшим делениям. Соответственно, чтобы войти в G0-остановку клеточного цикла, клетка должна пройти полную S-фазу с дефектной сборкой хроматина de novo. Авторы также показали, что остановку клеточного цикла в фазе G0 при потере CAF-1 контролирует р53.PCR.news