Toveis bevegelse driver dannelsen av DNA-løkken

Toveis bevegelse driver dannelsen av DNA-løkken

Forskere fra Delft, Wien og Lausanne oppdaget at proteinmaskinene som former DNAet vårt kan endre retning. Til nå har forskere trodd at disse såkalte SMC-motorene, som lager løkker i DNA, kun kunne bevege seg i én retning. Funnet, som vil bli publisert icelleer nøkkelen til å forstå hvordan disse motorene former genomet vårt og regulerer genene våre.

Koble til DNA

"Noen ganger må en celle raskt endre hvilke gener som skal uttrykkes og hvilke som skal slås av, for eksempel som respons på mat, alkohol eller varme. For å slå av gener bruker cellene strukturelt vedlikehold av kromosommotorer (SMC), som oppfører seg som brytere for å koble sammen forskjellige deler av DNAet," forklarer førsteforfatter Roman Barth.

SMC-maskiner vet imidlertid ikke hvilke deler de skal koble til. De laster ganske enkelt et sted på DNA og begynner å sløyfe det til det når et punkt der det blir tvunget til å stoppe. Derfor er de avhengige av evnen til å utforske begge sider av DNA for å finne de riktige stoppskiltene. "

Roman Barth, Delft teknologiske universitet

Girkasse

Teknologibiofysikere ved Delft University of Technology har nå funnet ut at SMC-motorer kan endre retning, i motsetning til hva man trodde var mulig. "Våre eksperimenter viser at SMC-er øyeblikkelig trekker DNA fra den ene siden og deretter bytter retning for å trekke DNA fra motsatt side. På denne måten kan de over tid trekke DNA fra begge sider inn i en løkke. Vi fant ut at dette var sant for alle typer SMC-motorer, som det er mange av," sier Delft-professor Cees Dekker, som ledet forskningen. "Du kan gjøre det med ett Sammenlign gir i en bil: En manuell girspak lar deg få bilen til å bevege seg fremover eller bakover. Vi har til og med identifisert "girspaken", proteinunderenheten NIPBL, i kohesin SMC-motorproteinet.

Imponerende nanoteknologi

For å oppdage reversgiret til SMC-motorer, brukte forskerne et avansert hjemmelaget mikroskop for å undersøke individuelle proteiner på individuelle DNA-molekyler. Det i seg selv er en imponerende bragd, som Barth forklarer: "En enkelt celle inneholder millioner av proteiner og menneskekroppen består av billioner av celler. Å trekke ut noen få proteiner og være i stand til å observere dem individuelt er en bragd av nanoteknologi som involverer bildebehandling i en skala på nanometer – 100 000 mindre enn et menneskehårbredde."

Nevrodegenerative sykdommer

"Når vi forstår hvordan SMC molekylære motorer former DNA, kan vi spørre hva som går galt i sykdommer som kreft og nevrogenerative sykdommer, og spesielt hvordan det kan korrigeres," sier Barth. "Neurogenerative sykdommer, for eksempel, kan være et resultat av dysregulerte gener i tidlige stadier av svangerskapet i celler i embryoet."

Vitenskap i aksjon

Studien løser til slutt forvirringen i det vitenskapelige miljøet om ulike motstridende teorier om hvordan SMC-er fungerer. Tidlig forskning antydet at SMC-er bare kunne bevege seg strengt i én retning, mens annen forskning antydet at de tiltrakk seg DNA fra begge sider samtidig. Oppdagelsen løser disse kontroversene. Barth: Etter å ha funnet fellestrekk mellom SMC-motorer, hjelper det å fokusere og optimalisere SMC-forskningsfeltet. Vi trenger ikke lenger å søke etter en ny mekanisme for hvert enkelt SMC-protein. Det vil også akselerere feltet mot anvendt vitenskap. I. Jeg er glad for at denne kunnskapen kommer inn i farmasøytiske selskaper, sykehus og etter hvert legekontorer. "

Kilder: