Η απεικόνιση Cryo-EM υποδηλώνει πώς διαχωρίζεται η διπλή έλικα κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής
Περίληψη:
Η αναπαραγωγή του DNA είναι μια θεμελιώδη διαδικασία που εξασφαλίζει την ακριβή μετάδοση γενετικών πληροφοριών κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Η αποδέσμευση της διπλής έλικας DNA είναι απαραίτητη για την αντιγραφή και επιτυγχάνεται από ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών που ονομάζεται ελικόση. Ο τρόπος με τον οποίο η ελικόση χωρίζει τα δύο σκέλη της διπλής έλικας αποτελεί αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας. Η απεικόνιση κρυο-ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (Cryo-EM) έχει αναδειχθεί ως μια ισχυρή τεχνική για την απεικόνιση των μακρομοριακών συμπλοκών σε σχεδόν ατομικές λεπτομέρειες και έχει παράσχει νέες ιδέες για τον μηχανισμό της δράσης ελικάσης.
Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν Cryo-EM για να απεικονίσουν την ελικόση από το βακτήριο * Bacillus subtilis * σε δράση. Οι εικόνες αποκάλυψαν ότι η ελικάση σχηματίζει μια δομή σχήματος δακτυλίου που περικλείει τη διπλή έλικα DNA. Η ελικάση χρησιμοποιεί δύο τομείς κινητήρα για να περπατήσει κατά μήκος του DNA, και όπως συμβαίνει αυτό, χωρίζει τα δύο σκέλη της διπλής έλικας. Οι περιοχές του κινητήρα βρίσκονται στα αντίθετα άκρα του δακτυλίου ελικάσης και κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αυτό δημιουργεί μια δύναμη που τραβά τα δύο σκέλη της διπλής έλικας.
Οι εικόνες Cryo-EM έδειξαν επίσης ότι η ελικόση βοηθάται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται πρωτεΐνη δέσμευσης DNA με μονόκλωνο DNA (SSB). Το SSB δεσμεύεται με τα διαχωρισμένα σκέλη του DNA και βοηθά στη σταθεροποίησή τους. Αυτό εμποδίζει τα σκέλη από την ανανέωση, η οποία θα παρεμβαίνει στην αναπαραγωγή.
Τα νέα ευρήματα παρέχουν λεπτομερή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η ελικόση διαχωρίζει τη διπλή έλικα DNA κατά τη διάρκεια της αντιγραφής. Αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων που στοχεύουν στην ελικόση και να αναστέλλουν την αντιγραφή του DNA. Τέτοια φάρμακα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία του καρκίνου και άλλων ασθενειών που χαρακτηρίζονται από ταχεία κυτταρική διαίρεση.
Βασικά ευρήματα:
* Η απεικόνιση Cryo-EM αποκαλύπτει ότι η ελικόση από το * Bacillus subtilis * σχηματίζει μια δομή δακτυλίου που περιβάλλει την διπλή έλικα DNA.
* Η ελικάση χρησιμοποιεί δύο τομείς κινητήρα για να περπατήσει κατά μήκος του DNA, και όπως συμβαίνει αυτό, χωρίζει τα δύο σκέλη της διπλής έλικας.
* Οι περιοχές του κινητήρα βρίσκονται στα αντίθετα άκρα του δακτυλίου ελικάσης και κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αυτό δημιουργεί μια δύναμη που τραβά τα δύο σκέλη της διπλής έλικας.
* Η ελικάση βοηθάται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται πρωτεΐνη δέσμευσης DNA με μονό DNA (SSB). Το SSB δεσμεύεται με τα διαχωρισμένα σκέλη του DNA και βοηθά στη σταθεροποίησή τους.
Σημασία:
Τα νέα ευρήματα παρέχουν λεπτομερή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η ελικόση διαχωρίζει τη διπλή έλικα DNA κατά τη διάρκεια της αντιγραφής. Αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων που στοχεύουν στην ελικόση και να αναστέλλουν την αντιγραφή του DNA. Τέτοια φάρμακα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία του καρκίνου και άλλων ασθενειών που χαρακτηρίζονται από ταχεία κυτταρική διαίρεση.
