Kahesuunaline liikumine juhib DNA ahela moodustumist

Kahesuunaline liikumine juhib DNA ahela moodustumist

Delfti, Viini ja Lausanne'i teadlased avastasid, et meie DNA-d kujundavad valgumasinad võivad suunda muuta. Siiani uskusid teadlased, et need niinimetatud SMC mootorid, mis teevad DNA-s silmuseid, saavad liikuda ainult ühes suunas. Avastus, mis avaldatakse aastallahtrisseon võtmetähtsusega, et mõista, kuidas need mootorid meie genoomi kujundavad ja meie geene reguleerivad.

Ühendage DNA

"Mõnikord peab rakk kiiresti muutma, milliseid geene tuleks ekspresseerida ja millised välja lülitada, näiteks vastusena toidule, alkoholile või kuumusele. Geenide väljalülitamiseks kasutavad rakud kromosoomide (SMC) mootorite struktuurset hooldust, mis käituvad nagu lülitid, mis ühendavad DNA erinevaid osi," selgitab esimene autor Roman Barth.

Kuid SMC masinad ei tea, milliseid osi ühendada. Nad lihtsalt laadivad kuhugi DNA-le ja hakkavad seda silmustama, kuni see jõuab punkti, kus see on sunnitud peatuma. Seetõttu toetuvad nad õigete stoppmärkide leidmiseks suuresti võimele uurida DNA mõlemat poolt. “

Roman Barth, Delfti Tehnikaülikool

Käigukast

Delfti Tehnikaülikooli tehnoloogia biofüüsikud on nüüd avastanud, et SMC mootorid võivad vastupidiselt arvatavale suunda muuta. "Meie katsed näitavad, et SMC-d tõmbavad DNA-d hetkeks ühelt küljelt ja seejärel vahetavad suunda, et tõmmata DNA-d vastasküljelt. Nii saavad nad aja jooksul DNA-d mõlemalt küljelt ahelasse tõmmata. Leidsime, et see kehtib kõigi SMC-mootorite tüüpide kohta, mida on palju," ütleb uurimistöö juhendaja Delfti professor Cees Dekker. "Saate seda teha ühega Võrrelge käike autos: manuaalne käigukang võimaldab panna autot edasi või tagasi liikuma. Tuvastasime isegi "käigukangi", valgu allüksuse NIPBL, cohesiini SMC mootorivalgus."

Muljetavaldav nanotehnoloogia

SMC mootorite pöördkäigu avastamiseks kasutasid teadlased täiustatud omatehtud mikroskoopi, et uurida üksikute DNA molekulide üksikuid valke. See on iseenesest muljetavaldav saavutus, nagu Barth selgitab: "Üks rakk sisaldab miljoneid valke ja inimkeha koosneb triljonitest rakkudest. Mõne valgu väljatõmbamine ja nende eraldi vaatlemine on nanotehnoloogia saavutus, mis hõlmab pildistamist nanomeetrite skaalal – 100 000 inimese juuksekarva laiusest väiksem."

Neurodegeneratiivsed haigused

"Kui me mõistame, kuidas SMC molekulaarmootorid DNA-d kujundavad, võime küsida, mis läheb valesti selliste haiguste puhul nagu vähk ja neurogeneratiivsed haigused ning eriti kuidas seda saab parandada," ütleb Barth. "Näiteks neurogeneratiivsed haigused võivad olla embrüo rakkudes raseduse varases staadiumis düsreguleeritud geenide tagajärg."

Teadus tegevuses

Uuring lahendab lõpuks teadusringkondade segaduse erinevate vastuoluliste teooriate osas SMC-de toimimise kohta. Varased uuringud näitasid, et SMC-d võivad liikuda rangelt ühes suunas, samas kui teised uuringud näitasid, et nad tõmbasid DNA-d mõlemalt poolelt üheaegselt. Avastus lahendab need vastuolud. Barth: Pärast SMC mootorite ühisjoonte leidmist aitab see keskenduda ja optimeerida SMC uurimisvaldkonda. Me ei pea enam iga üksiku SMC valgu jaoks uut mehhanismi otsima. Samuti kiirendab see valdkonda rakendusteaduse suunas. I. Mul on hea meel, et need teadmised jõuavad ravimifirmadesse, haiglatesse ja lõpuks ka arstide kabinettidesse. “

Allikad: