Dvosmjerno kretanje pokreće stvaranje DNK petlje

Dvosmjerno kretanje pokreće stvaranje DNK petlje

Znanstvenici iz Delfta, Beča i Lausanne otkrili su da proteinski strojevi koji oblikuju našu DNK mogu promijeniti smjer. Do sada su istraživači vjerovali da se ti takozvani SMC motori, koji stvaraju petlje u DNK, mogu kretati samo u jednom smjeru. Otkriće, koje će biti objavljeno ućelijaje ključ za razumijevanje kako ti motori oblikuju naš genom i reguliraju naše gene.

Povežite DNK

"Ponekad stanica treba brzo promijeniti koji bi geni trebali biti eksprimirani, a koji bi trebali biti isključeni, na primjer kao odgovor na hranu, alkohol ili toplinu. Da bi isključile gene, stanice koriste motore za strukturno održavanje kromosoma (SMC), koji se ponašaju poput prekidača za povezivanje različitih dijelova DNK", objašnjava prvi autor Roman Barth.

Međutim, SMC strojevi ne znaju koje dijelove spojiti. Jednostavno se učitavaju negdje na DNK i počnu je vrtjeti dok ne dođe do točke u kojoj se mora zaustaviti. Stoga se uvelike oslanjaju na sposobnost istraživanja obje strane DNK kako bi pronašli prave znakove zaustavljanja. “

Roman Barth, Tehnološko sveučilište u Delftu

Mjenjač

Tehnološki biofizičari na Tehnološkom sveučilištu u Delftu otkrili su da SMC motori mogu promijeniti smjer, suprotno onome što se mislilo da je moguće. "Naši eksperimenti pokazuju da SMC trenutno povlače DNK s jedne strane, a zatim mijenjaju smjer kako bi povukli DNK sa suprotne strane. Na taj način, tijekom vremena, mogu povući DNK s obje strane u petlju. Otkrili smo da to vrijedi za sve vrste SMC motora, kojih ima mnogo", kaže profesor Delfta Cees Dekker, koji je nadzirao istraživanje. "Možete to učiniti s jednim. Usporedite brzine u automobilu: ručna palica mjenjača omogućuje vam da natjerate automobil da se kreće naprijed ili natrag. Čak smo identificirali "ručicu mjenjača", proteinsku podjedinicu NIPBL, u kohezinskom SMC motornom proteinu."

Impresivna nanotehnologija

Kako bi otkrili obrnuto zupčaništvo SMC motora, istraživači su upotrijebili napredni mikroskop domaće izrade za ispitivanje pojedinačnih proteina na pojedinačnim molekulama DNK. To je samo po sebi impresivan podvig, kako objašnjava Barth: "Jedna stanica sadrži milijune proteina, a ljudsko tijelo se sastoji od trilijuna stanica. Izvlačenje nekoliko proteina i mogućnost pojedinačnog promatranja je podvig nanotehnologije koji uključuje snimanje na skali od nanometara - 100 000 manjih od širine ljudske vlasi."

Neurodegenerativne bolesti

"Kad shvatimo kako SMC molekularni motori oblikuju DNK, možemo se zapitati što pođe po zlu kod bolesti poput raka i neurogenerativnih bolesti, a posebno kako se to može ispraviti", kaže Barth. "Neurogenerativne bolesti, na primjer, mogu biti rezultat nereguliranih gena u ranim fazama trudnoće u stanicama embrija."

Znanost na djelu

Studija konačno razrješava zbrku u znanstvenoj zajednici oko raznih proturječnih teorija o tome kako SMC funkcioniraju. Rana istraživanja su pokazala da se SMC mogu kretati samo u jednom smjeru, dok su druga istraživanja sugerirala da privlače DNK s obje strane istovremeno. Ovo otkriće rješava ove kontroverze. Barth: Nakon pronalaženja sličnosti između SMC motora, pomaže u fokusiranju i optimiziranju SMC istraživačkog polja. Više ne moramo tražiti novi mehanizam za svaki pojedinačni SMC protein. Također će ubrzati polje prema primijenjenoj znanosti. I. Drago mi je da to znanje ulazi u farmaceutske tvrtke, bolnice i na kraju u liječničke ordinacije. “

Izvori: