Obojsmerný pohyb poháňa tvorbu slučky DNA

Obojsmerný pohyb poháňa tvorbu slučky DNA

Vedci z Delftu, Viedne a Lausanne zistili, že proteínové stroje, ktoré formujú našu DNA, môžu zmeniť smer. Doteraz vedci verili, že tieto takzvané SMC motory, ktoré vytvárajú slučky v DNA, sa môžu pohybovať iba jedným smerom. Objav, ktorý bude zverejnený v rbunkaje kľúčom k pochopeniu toho, ako tieto motory formujú náš genóm a regulujú naše gény.

Pripojte DNA

"Niekedy potrebuje bunka rýchlo zmeniť, ktoré gény by sa mali prejaviť a ktoré by sa mali vypnúť, napríklad v reakcii na jedlo, alkohol alebo teplo. Na vypnutie génov bunky využívajú štrukturálnu údržbu motorov chromozómov (SMC), ktoré sa správajú ako spínače na prepojenie rôznych častí DNA," vysvetľuje prvý autor Roman Barth.

Stroje SMC však nevedia, ktoré časti spojiť. Jednoducho sa niekde naložia na DNA a začnú ju opakovať, až kým nedosiahne bod, kedy je nútená zastaviť. Preto sa vo veľkej miere spoliehajú na schopnosť preskúmať obe strany DNA, aby našli tie správne stopky. “

Roman Barth, Technická univerzita v Delfte

Prevodovka

Technologickí biofyzici z Delft University of Technology teraz zistili, že motory SMC môžu zmeniť smer, na rozdiel od toho, čo sa považovalo za možné. "Naše experimenty ukazujú, že SMC na chvíľu vytiahnu DNA z jednej strany a potom prepnú smer, aby vytiahli DNA z opačnej strany. Týmto spôsobom môžu časom stiahnuť DNA z oboch strán do slučky. Zistili sme, že to platí pre všetky typy motorov SMC, ktorých je veľa," hovorí profesor Cees Dekker z Delftu, ktorý dohliadal na výskum. "Môžete to urobiť s jedným Porovnanie prevodových stupňov v aute: Manuálna radiaca páka vám umožní pohybovať sa autom dopredu alebo dozadu. Dokonca sme identifikovali "radiacu páku", proteínovú podjednotku NIPBL, v kohezínovom motorovom proteíne SMC."

Pôsobivá nanotechnológia

Na objavenie spätného prevodu motorov SMC vedci použili pokročilý domáci mikroskop na skúmanie jednotlivých proteínov na jednotlivých molekulách DNA. Už to samo o sebe je impozantný výkon, ako vysvetľuje Barth: "Jedna bunka obsahuje milióny bielkovín a ľudské telo sa skladá z biliónov buniek. Vytiahnuť niekoľko bielkovín a byť schopní ich jednotlivo pozorovať je výkon nanotechnológie, ktorý zahŕňa zobrazovanie v mierke nanometrov - 100 000 menšej ako šírka ľudského vlasu."

Neurodegeneratívne ochorenia

"Keď pochopíme, ako molekulárne motory SMC formujú DNA, môžeme sa opýtať, čo sa deje pri chorobách, ako je rakovina a neurogeneratívne ochorenia, a najmä ako sa to dá napraviť," hovorí Barth. "Napríklad neurogeneratívne ochorenia môžu byť výsledkom dysregulovaných génov v skorých štádiách tehotenstva v bunkách embrya."

Veda v akcii

Štúdia konečne rieši zmätok vo vedeckej komunite o rôznych protichodných teóriách o tom, ako fungujú SMC. Skorý výskum naznačil, že SMC sa mohli pohybovať iba jedným smerom, zatiaľ čo iný výskum naznačil, že priťahovali DNA z oboch strán súčasne. Objav tieto kontroverzie rieši. Barth: Po nájdení spoločných čŕt medzi motormi SMC pomáha zamerať sa a optimalizovať oblasť výskumu SMC. Už nemusíme hľadať nový mechanizmus pre každý jednotlivý proteín SMC. Urýchli to aj oblasť smerom k aplikovanej vede. I. Som rád, že tieto poznatky sa dostávajú do farmaceutických firiem, nemocníc a prípadne aj do ordinácií lekárov. “

Zdroje: