Dvosmerno gibanje poganja nastanek zanke DNK

Dvosmerno gibanje poganja nastanek zanke DNK

Znanstveniki iz Delfta, Dunaja in Lausanne so odkrili, da lahko beljakovinski stroji, ki oblikujejo naš DNK, spremenijo smer. Do zdaj so raziskovalci verjeli, da se ti tako imenovani SMC motorji, ki delajo zanke v DNK, lahko premikajo le v eno smer. Odkritje, ki ga bodo objavili vcelicaje ključnega pomena za razumevanje, kako ti motorji oblikujejo naš genom in uravnavajo naše gene.

Poveži DNK

"Včasih mora celica hitro spremeniti, katere gene je treba izraziti in katere izklopiti, na primer kot odziv na hrano, alkohol ali toploto. Za izklop genov celice uporabljajo motorje za strukturno vzdrževanje kromosomov (SMC), ki se obnašajo kot stikala za povezovanje različnih delov DNK," pojasnjuje prvi avtor Roman Barth.

Vendar stroji SMC ne vedo, katere dele povezati. Preprosto se naložijo nekje na DNK in jo začnejo vrteti, dokler ne doseže točke, ko se mora ustaviti. Zato se močno zanašajo na sposobnost raziskovanja obeh strani DNK, da najdejo prave znake za ustavitev. “

Roman Barth, Delftska tehnološka univerza

Menjalnik

Tehnološki biofiziki na Univerzi za tehnologijo Delft so zdaj ugotovili, da lahko motorji SMC spremenijo smer, v nasprotju s tem, kar se je mislilo, da je mogoče. "Naši poskusi kažejo, da SMC za trenutek potegnejo DNK z ene strani in nato spremenijo smer, da potegnejo DNK z nasprotne strani. To jim omogoča, da sčasoma potegnejo DNK z obeh strani v zanko. Ugotovili smo, da to velja za vse vrste motorjev SMC, ki jih je veliko," pravi profesor Delfta Cees Dekker, ki je nadzoroval raziskavo. "Lahko ga primerjate z menjalnikom v avtu: z ročno prestavno ročico lahko vozite avto naprej ali nazaj. Identificirali smo celo "prestavno ročico", beljakovinsko podenoto NIPBL, v motornem proteinu kohezina SMC."

Impresivna nanotehnologija

Da bi odkrili vzvratno prestavljanje motorjev SMC, so raziskovalci uporabili napreden domači mikroskop za pregled posameznih proteinov na posameznih molekulah DNA. To je samo po sebi impresiven podvig, kot pojasnjuje Barth: "Ena sama celica vsebuje na milijone beljakovin in človeško telo je sestavljeno iz trilijonov celic. Izvleči nekaj beljakovin in jih lahko opazovati posamično je podvig nanotehnologije, ki vključuje slikanje na merilu nanometrov – 100.000 manjših od širine človeškega lasu."

Nevrodegenerativne bolezni

"Ko bomo razumeli, kako molekularni motorji SMC oblikujejo DNK, se lahko vprašamo, kaj gre narobe pri boleznih, kot so rak in nevrogenerativne bolezni, in še posebej, kako je to mogoče popraviti," pravi Barth. "Nevrogenerativne bolezni so na primer lahko posledica nereguliranih genov v zgodnjih fazah nosečnosti v celicah zarodka."

Znanost v akciji

Študija končno razrešuje zmedo v znanstveni skupnosti glede različnih nasprotujočih si teorij o delovanju SMC. Zgodnje raziskave so pokazale, da se SMC lahko gibljejo samo strogo v eno smer, medtem ko so druge raziskave pokazale, da pritegnejo DNK z obeh strani hkrati. Odkritje rešuje te spore. Barth: Po iskanju skupnih točk med motorji SMC pomaga osredotočiti in optimizirati raziskovalno področje SMC. Ni nam več treba iskati novega mehanizma za vsak posamezni protein SMC. Prav tako bo pospešilo področje v smeri uporabne znanosti. I. Veseli me, da to znanje prehaja v farmacevtska podjetja, bolnišnice in sčasoma tudi v zdravniške ordinacije. “

Viri: