Mișcarea bidirecțională conduce la formarea buclei ADN

Mișcarea bidirecțională conduce la formarea buclei ADN

Oamenii de știință de la Delft, Viena și Lausanne au descoperit că mașinile proteice care modelează ADN-ul nostru pot schimba direcția. Până acum, cercetătorii credeau că aceste așa-numite motoare SMC, care fac bucle în ADN, se pot mișca doar într-o singură direcție. Descoperirea, care va fi publicată încelulăeste cheia pentru înțelegerea modului în care aceste motoare ne modelează genomul și ne reglează genele.

Conectați ADN-ul

"Uneori, o celulă trebuie să schimbe rapid genele care ar trebui exprimate și care ar trebui oprite, de exemplu, ca răspuns la alimente, alcool sau căldură. Pentru a opri genele, celulele folosesc motoarele de întreținere structurală a cromozomilor (SMC), care se comportă ca întrerupătoare pentru a conecta diferite părți ale ADN-ului", explică primul autor Roman Barth.

Cu toate acestea, mașinile SMC nu știu ce părți să conecteze. Ei pur și simplu se încarcă undeva pe ADN și încep să-l bucleze până când ajunge la un punct în care este forțat să se oprească. Prin urmare, se bazează foarte mult pe capacitatea de a explora ambele părți ale ADN-ului pentru a găsi semnele de oprire potrivite. „

Roman Barth, Universitatea de Tehnologie Delft

Cutie de viteze

Biofizicienii de tehnologie de la Universitatea de Tehnologie Delft au descoperit acum că motoarele SMC pot schimba direcția, spre deosebire de ceea ce se credea posibil. „Experimentele noastre arată că SMC-urile trag momentan ADN-ul dintr-o parte și apoi schimbă direcția pentru a trage ADN-ul din partea opusă. În acest fel, de-a lungul timpului, ele pot trage ADN-ul de pe ambele părți într-o buclă. Am descoperit că acest lucru este valabil pentru toate tipurile de motoare SMC, dintre care există multe”, spune profesorul Delft Cees Dekker, care a supravegheat cercetarea. „Puteți face acest lucru cu o comparație a vitezelor într-o mașină: un schimbător manual de viteze vă permite să faceți mașina să se miște înainte sau înapoi. Am identificat chiar „pârghia de viteză”, subunitatea proteică NIPBL, în proteina motorului cohesin SMC.”

Nanotehnologie impresionantă

Pentru a descoperi angrenarea inversă a motoarelor SMC, cercetătorii au folosit un microscop avansat de casă pentru a examina proteinele individuale pe moleculele individuale de ADN. Aceasta în sine este o performanță impresionantă, așa cum explică Barth: „O singură celulă conține milioane de proteine, iar corpul uman este alcătuit din trilioane de celule. Extragerea câtorva proteine ​​​​și posibilitatea de a le observa individual este o ispravă a nanotehnologiei care implică imagini la o scară de nanometri – cu 100.000 mai mică decât lățimea unui păr uman”.

Boli neurodegenerative

„Odată ce înțelegem cum motoarele moleculare SMC modelează ADN-ul, ne putem întreba ce nu merge bine în boli precum cancerul și bolile neurogenerative și, în special, cum poate fi corectat”, spune Barth. „Bolile neurogenerative, de exemplu, pot fi rezultatul unor gene dereglate în stadiile incipiente ale sarcinii în celulele embrionului.”

Știința în acțiune

Studiul rezolvă în cele din urmă confuzia din comunitatea științifică cu privire la diferite teorii conflictuale despre modul în care funcționează SMC-urile. Cercetările timpurii au sugerat că SMC-urile se puteau mișca strict într-o singură direcție, în timp ce alte cercetări au sugerat că au atras ADN-ul din ambele părți simultan. Descoperirea rezolvă aceste controverse. Barth: După găsirea unor puncte comune între motoarele SMC, ajută la concentrarea și optimizarea domeniului de cercetare SMC. Nu mai trebuie să căutăm un nou mecanism pentru fiecare proteină SMC individuală. De asemenea, va accelera domeniul către știința aplicată. I. Mă bucur că aceste cunoștințe intră în companiile farmaceutice, în spitale și eventual în cabinetele medicilor. „

Surse: