A kétirányú mozgás elősegíti a DNS hurok kialakulását

A kétirányú mozgás elősegíti a DNS hurok kialakulását

Delft, Bécs és Lausanne tudósai felfedezték, hogy a DNS-ünket formáló fehérjegépek irányt változtathatnak. Eddig a kutatók úgy vélték, hogy ezek az úgynevezett SMC-motorok, amelyek hurkokat készítenek a DNS-ben, csak egy irányba tudnak mozogni. A felfedezés, amely ben fog megjelennisejtkulcsfontosságú annak megértéséhez, hogy ezek a motorok hogyan alakítják a genomunkat és szabályozzák a génjeinket.

Csatlakoztassa a DNS-t

"Néha egy sejtnek gyorsan meg kell változtatnia, hogy mely géneket kell kifejezni, és melyeket kell kikapcsolni, például ételre, alkoholra vagy hő hatására. A gének kikapcsolásához a sejtek kromoszómák (SMC) motorjainak szerkezeti karbantartását használják, amelyek kapcsolókként viselkednek a DNS különböző részei összekapcsolására" - magyarázza az első szerző, Roman Barth.

Az SMC gépek azonban nem tudják, mely alkatrészeket kell csatlakoztatni. Egyszerűen betöltik valahova a DNS-t, és elkezdik hurkolni, amíg el nem éri azt a pontot, ahol kénytelen leállni. Ezért nagymértékben támaszkodnak arra a képességre, hogy feltárják a DNS mindkét oldalát, hogy megtalálják a megfelelő stoptáblákat. "

Roman Barth, Delfti Műszaki Egyetem

Sebességváltó

A Delfti Műszaki Egyetem technológiai biofizikusai most azt találták, hogy az SMC motorok irányt változtathatnak, ellentétben azzal, amit lehetségesnek tartottak. "Kísérleteink azt mutatják, hogy az SMC-k pillanatnyilag kihúzzák a DNS-t az egyik oldalról, majd irányt váltanak, hogy a másik oldalról húzzák a DNS-t. Így idővel mindkét oldalról egy hurokba vonhatják a DNS-t. Azt találtuk, hogy ez igaz minden típusú SMC-motorra, amelyekből sok van" - mondja Cees Dekker delfti professzor, a kutatást felügyelő. "Egyetlennel megteheti. Hasonlítsa össze az autóban lévő sebességfokozatokat: A kézi sebességváltó kar segítségével előre vagy hátra mozgathatja az autót. Még a "sebességváltó-kart", a NIPBL fehérje alegységet is azonosítottuk a cohesin SMC motorfehérjében."

Lenyűgöző nanotechnológia

Az SMC motorok fordított hajtóművének felfedezéséhez a kutatók egy fejlett házi készítésű mikroszkóp segítségével vizsgálták meg az egyes fehérjéket az egyes DNS-molekulákon. Ez önmagában is lenyűgöző bravúr, ahogy Barth kifejti: "Egyetlen sejt fehérjék millióit tartalmaz, és az emberi test több billió sejtből áll. Néhány fehérje kihúzása és azok egyenkénti megfigyelése a nanotechnológia bravúrja, amely nanométeres méretű képalkotást foglal magában – 100 000-rel kisebb, mint egy emberi hajszál szélessége."

Neurodegeneratív betegségek

„Ha megértjük, hogy az SMC molekuláris motorok hogyan alakítják a DNS-t, feltehetjük a kérdést, hogy mi a baj az olyan betegségekben, mint a rák és a neurogeneratív betegségek, és különösen, hogyan lehet ezt korrigálni” – mondja Barth. "A neurogeneratív betegségek például az embriósejtekben a terhesség korai szakaszában fellépő, szabályozatlan gének következményei lehetnek."

A tudomány cselekvésben

A tanulmány végül feloldja a tudományos közösség zűrzavarát az SMC-k működésével kapcsolatos különféle, egymásnak ellentmondó elméletekkel kapcsolatban. A korai kutatások azt sugallták, hogy az SMC-k szigorúan csak egy irányba mozoghatnak, míg más kutatások szerint mindkét oldalról egyszerre vonzzák a DNS-t. A felfedezés feloldja ezeket a vitákat. Barth: Miután megtaláltuk a közös vonásokat az SMC motorok között, segít az SMC kutatási terület fókuszálásában és optimalizálásában. Többé nem kell új mechanizmust keresnünk minden egyes SMC fehérjéhez. Ez felgyorsítja a területet az alkalmazott tudomány felé is. I. Örülök, hogy ez a tudás bekerül a gyógyszergyárakba, a kórházakba és végül az orvosi rendelőkbe is. "

Források: