Divvirzienu kustība veicina DNS cilpas veidošanos

Divvirzienu kustība veicina DNS cilpas veidošanos

Zinātnieki no Delftas, Vīnes un Lozannas atklāja, ka proteīnu mašīnas, kas veido mūsu DNS, var mainīt virzienu. Līdz šim pētnieki uzskatīja, ka šie tā sauktie SMC motori, kas veido cilpas DNS, var pārvietoties tikai vienā virzienā. Atklājums, kas tiks publicētsšūnair galvenais, lai saprastu, kā šie motori veido mūsu genomu un regulē mūsu gēnus.

Savienojiet DNS

"Dažreiz šūnai ir ātri jāmaina, kuri gēni ir jāizsaka un kuri jāizslēdz, piemēram, reaģējot uz pārtiku, alkoholu vai karstumu. Lai izslēgtu gēnus, šūnas izmanto hromosomu (SMC) motoru strukturālo uzturēšanu, kas darbojas kā slēdži, lai savienotu dažādas DNS daļas," skaidro pirmais autors Romāns Barts.

Tomēr SMC mašīnas nezina, kuras daļas savienot. Viņi vienkārši ielādē DNS kaut kur un sāk to cilpot, līdz tas sasniedz punktu, kurā tas ir spiests apstāties. Tāpēc viņi lielā mērā paļaujas uz spēju izpētīt abas DNS puses, lai atrastu pareizās pieturas zīmes. "

Romāns Barts, Delftas Tehnoloģiju universitāte

Ātrumkārba

Delftas Tehnoloģiju universitātes tehnoloģiju biofiziķi tagad ir atklājuši, ka SMC motori var mainīt virzienu, pretēji tam, kas tika uzskatīts par iespējamu. "Mūsu eksperimenti liecina, ka SMC īslaicīgi izvelk DNS no vienas puses un pēc tam maina virzienu, lai izvilktu DNS no pretējās puses. Tādējādi laika gaitā viņi var ievilkt DNS no abām pusēm cilpā. Mēs atklājām, ka tas attiecas uz visu veidu SMC motoriem, kuru ir daudz," saka Delftas profesors Cees Dekker, kurš vadīja pētījumu. "Jūs varat to izdarīt ar vienu. Salīdziniet pārnesumus automašīnā: manuālā pārnesumu svira ļauj automašīnai pārvietoties uz priekšu vai atpakaļ. Mēs pat identificējām "pārnesumu sviru", proteīna apakšvienību NIPBL, kohēzijas SMC motora proteīnā."

Iespaidīga nanotehnoloģija

Lai atklātu SMC motoru reverso pārnesumu, pētnieki izmantoja modernu paštaisītu mikroskopu, lai pārbaudītu atsevišķus proteīnus atsevišķās DNS molekulās. Tas pats par sevi ir iespaidīgs varoņdarbs, kā skaidro Bārta: "Viena šūna satur miljoniem proteīnu, un cilvēka ķermenis sastāv no triljoniem šūnu. Dažu olbaltumvielu izvilkšana un iespēja tos novērot atsevišķi ir nanotehnoloģijas varoņdarbs, kas ietver attēlveidošanu nanometru mērogā — par 100 000 mazāku par cilvēka mata platumu."

Neirodeģeneratīvas slimības

"Kad mēs sapratīsim, kā SMC molekulārie motori veido DNS, mēs varam jautāt, kas notiek nepareizi tādās slimībās kā vēzis un neiroģeneratīvas slimības, un jo īpaši, kā to var labot," saka Barth. "Piemēram, neiroģeneratīvās slimības var būt neregulētu gēnu rezultāts agrīnās grūtniecības stadijās embrija šūnās."

Zinātne darbībā

Pētījums beidzot atrisina apjukumu zinātnieku aprindās par dažādām pretrunīgām teorijām par to, kā darbojas SMC. Agrīnie pētījumi liecināja, ka SMC var virzīties tikai stingri vienā virzienā, savukārt citi pētījumi liecina, ka tie vienlaikus piesaistīja DNS no abām pusēm. Atklājums atrisina šīs pretrunas. Bārts: Atrodot kopīgās iezīmes starp SMC dzinējiem, tas palīdz koncentrēt un optimizēt SMC pētniecības jomu. Mums vairs nav jāmeklē jauns mehānisms katram atsevišķam SMC proteīnam. Tas arī paātrinās jomu uz lietišķo zinātni. I. Priecājos, ka šīs zināšanas ienāk farmācijas uzņēmumos, slimnīcās un galu galā arī ārstu kabinetos. "

Avoti: