Kaksisuuntainen liike ohjaa DNA-silmukan muodostumista

Kaksisuuntainen liike ohjaa DNA-silmukan muodostumista

Delftin, Wienin ja Lausannen tutkijat havaitsivat, että DNA:ta muokkaavat proteiinikoneet voivat muuttaa suuntaa. Tähän asti tutkijat uskoivat, että nämä niin kutsutut SMC-moottorit, jotka tekevät silmukoita DNA:ssa, voivat liikkua vain yhteen suuntaan. Löytö, joka julkaistaan ​​vsoluon avainasemassa ymmärtääksemme, kuinka nämä moottorit muokkaavat genomiamme ja säätelevät geenejämme.

Yhdistä DNA

"Joskus solun on vaihdettava nopeasti, mitä geenejä pitäisi ilmentää ja mitkä sammuttaa, esimerkiksi vastauksena ruokaan, alkoholiin tai lämmölle. Geenien sammuttamiseen solut käyttävät kromosomien (SMC) moottoreiden rakenteellista ylläpitoa, jotka käyttäytyvät kuin kytkimet yhdistääkseen DNA:n eri osia", selittää ensimmäinen kirjoittaja Roman Barth.

SMC-koneet eivät kuitenkaan tiedä, mitä osia liittää. He yksinkertaisesti lataavat jonnekin DNA:ta ja alkavat kiertää sitä, kunnes se saavuttaa pisteen, jossa sen on pakko pysähtyä. Siksi he luottavat vahvasti kykyyn tutkia DNA:n molempia puolia löytääkseen oikeat stop-merkit. "

Roman Barth, Delftin teknillinen yliopisto

Vaihteisto

Delftin teknillisen yliopiston teknologiabiofyysikot ovat nyt havainneet, että SMC-moottorit voivat muuttaa suuntaa, toisin kuin luultiin mahdolliseksi. "Kokeilumme osoittavat, että SMC:t vetävät DNA:ta hetkellisesti yhdeltä puolelta ja vaihtavat sitten suuntaa vetääkseen DNA:ta vastakkaiselta puolelta. Näin ajan myötä ne voivat vetää DNA:ta molemmilta puolilta silmukkaan. Havaitsimme tämän olevan totta kaikentyyppisissä SMC-moottoreissa, joita on monia", sanoo tutkimusta ohjannut Delftin professori Cees Dekker. "Voit tehdä sen yhdellä Vertaa vaihteita autossa: Manuaalisen vaihteiston avulla voit saada auton liikkumaan eteen- tai taaksepäin. Tunnistamme jopa "vaihdevivun", proteiinialayksikön NIPBL, cohesin SMC -moottoriproteiinista."

Vaikuttavaa nanoteknologiaa

SMC-moottoreiden käänteisen vaihteiston löytämiseksi tutkijat käyttivät kehittynyttä kotitekoista mikroskooppia tutkiakseen yksittäisten DNA-molekyylien yksittäisiä proteiineja. Se on sinänsä vaikuttava saavutus, kuten Barth selittää: "Yksi solu sisältää miljoonia proteiineja ja ihmiskeho koostuu biljoonista soluista. Muutaman proteiinin poistaminen ja niiden yksilöllinen tarkkailu on nanoteknologian saavutus, joka sisältää kuvantamisen nanometrien mittakaavassa – 100 000 hiuksen leveyttä pienempiä."

Neurodegeneratiiviset sairaudet

"Kun ymmärrämme, kuinka SMC-molekyylimoottorit muokkaavat DNA:ta, voimme kysyä, mikä menee pieleen sairauksissa, kuten syövässä ja neurogeneratiivisissa sairauksissa, ja erityisesti kuinka se voidaan korjata", Barth sanoo. "Esimerkiksi neurogeneratiiviset sairaudet voivat johtua epäsäännöllisistä geeneistä raskauden alkuvaiheessa alkion soluissa."

Tiede toiminnassa

Tutkimus ratkaisee lopulta tiedeyhteisön hämmennyksen useista ristiriitaisista teorioista SMC: n toiminnasta. Varhaiset tutkimukset viittaavat siihen, että SMC:t pystyivät liikkumaan tiukasti yhteen suuntaan, kun taas muut tutkimukset ehdottivat, että ne houkuttelivat DNA:ta molemmilta puolilta samanaikaisesti. Löytö ratkaisee nämä kiistat. Barth: Kun SMC-moottoreiden välillä on löydetty yhteisiä piirteitä, se auttaa keskittymään ja optimoimaan SMC-tutkimuskenttää. Meidän ei enää tarvitse etsiä uutta mekanismia jokaiselle yksittäiselle SMC-proteiinille. Se myös nopeuttaa alaa kohti soveltavaa tiedettä. I. Olen iloinen, että tämä tieto leviää lääkeyhtiöihin, sairaaloihin ja lopulta lääkärien vastaanotoihin. "

Lähteet: