Η απεικόνιση Cryo-EM υποδηλώνει πώς διαχωρίζεται η διπλή έλικα κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής
Η αντιγραφή του DNA είναι απαραίτητη για την κυτταρική διαίρεση και τη διάδοση των γενετικών πληροφοριών. Η διαδικασία είναι πολύπλοκη και περιλαμβάνει πολλαπλές πρωτεΐνες που συνεργάζονται για να χαλαρώσουν και να διαχωρίσουν τα δύο σκέλη της διπλής έλικας DNA.
Νέες εικόνες μικροσκοπίας κρυο-ηλεκτρονίων (κρυο-ΕΜ) ενός ενζύμου που ονομάζεται Helicase παρέχουν την πιο λεπτομερή άποψη για τον τρόπο με τον οποίο συμβαίνει αυτός ο διαχωρισμός. Οι εικόνες, που δημοσιεύονται στο περιοδικό *Nature *, αποκαλύπτουν πώς η Helicase χρησιμοποιεί τον τομέα "κινητήρα" της για να περπατήσει κατά μήκος του μορίου DNA, ενώ ο τομέας "ξετυλίχτης" του χωρίζει τα δύο σκέλη.
Αυτή η νέα κατανόηση των μοριακών μηχανισμών της ελικάσης θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων που στοχεύουν αυτό το ένζυμο. Τέτοια φάρμακα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αναστολή της ανάπτυξης των καρκινικών κυττάρων, τα οποία βασίζονται στην ταχεία αντιγραφή του DNA για να πολλαπλασιαστούν.
Πώς η ελικάση διαχωρίζει το DNA Double Helix
Η Helicase είναι μια πρωτεΐνη που παίζει βασικό ρόλο στην αντιγραφή του DNA. Χτυπάει τη διπλή έλικα σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των ζεύγους βάσης και διαχωρίζοντας τα δύο σκέλη.
Οι εικόνες cryo-EM δείχνουν ελικόση σε δράση, με τον τομέα του κινητήρα να τυλιχτεί γύρω από το μόριο DNA και τον τομέα της εκτοξευτικής που εκτείνεται σαν ένα χέρι. Ο τομέας του κινητήρα χρησιμοποιεί την ενέργεια από την υδρόλυση ΑΤΡ για να μετακινείται κατά μήκος του DNA, ενώ ο τομέας εκκαθάρισης διαχωρίζει τις δύο κλώνες.
Οι εικόνες αποκαλύπτουν επίσης ότι η ελικάση αλληλεπιδρά με μια πρωτεΐνη που ονομάζεται πρωτεΐνη δέσμευσης DNA με μονόκλωνο (SSB). Το SSB βοηθά στη σταθεροποίηση των χωριστών κλώνων DNA και να τους αποτρέψει από την ανανέωση.
Συνέπειες για τη θεραπεία καρκίνου
Η νέα κατανόηση των μοριακών μηχανισμών της ελικάσης θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων που στοχεύουν αυτό το ένζυμο. Τέτοια φάρμακα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αναστολή της ανάπτυξης των καρκινικών κυττάρων, τα οποία βασίζονται στην ταχεία αντιγραφή του DNA για να πολλαπλασιαστούν.
Ένας δυνητικός στόχος για τα ναρκωτικά είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ ελικάσης και SSB. Με τη διαταραχή αυτής της αλληλεπίδρασης, μπορεί να είναι δυνατή η αναστολή της δραστικότητας της ελικάσης και η πρόληψη του διαχωρισμού των κλώνων DNA. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στο θάνατο των καρκινικών κυττάρων.
Το Cryo-EM είναι μια ισχυρή νέα τεχνική που παρέχει πληροφορίες για τους μοριακούς μηχανισμούς πολλών σημαντικών βιολογικών διεργασιών. Οι εικόνες της Helicase σε δράση είναι ένα όμορφο παράδειγμα αυτής της εξουσίας και η δυνατότητα Cryo-EM να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων.
