Η μελέτη αποκαλύπτει πώς ξετυλίγεται το DNA για μεταγραφή
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Andrei Chavan, PhD, πρώην μεταδιδακτορικό ερευνητή στο εργαστήριο της Shelley L. Berger, PhD, διακεκριμένου καθηγητή στο Τμήμα Χημείας και Βιοχημεία στο UC San Diego, συνδυασμένα πειράματα μονού μόλιου και υπολογιστικές προσομοιώσεις για να διερευνήσουν το ATP-εξαρτώμενο και το rematin rematin achf (atp-utilizing chromatin reptentin resomatin rematin achf-utilizing chromatin reptenin intodel παράγοντας) ξετυλίγει το DNA.
Το DNA είναι το μόριο που μεταφέρει τις οδηγίες για την ανάπτυξη και τα χαρακτηριστικά του οργανισμού, αλλά η μακρά δομή του που μοιάζει με χορδές πρέπει να οργανωθεί και να συσκευάζεται μέσα σε κύτταρα ώστε να ταιριάζει μέσα στον πυρήνα. Για να γίνει αυτό, το DNA είναι τυλιγμένο γύρω από τις ιστόνες για να σχηματίσει "νουκλεοσώματα", τα οποία είναι οι θεμελιώδεις μονάδες της χρωματίνης.
Όταν ένα γονίδιο πρέπει να μεταγραφεί (το πρώτο βήμα της γονιδιακής έκφρασης), το DNA πρέπει να εξελιχθεί από τις ιστόνες έτσι ώστε να μπορούν να έχουν πρόσβαση σε μηχανήματα μεταγραφής. Προηγουμένως, οι ερευνητές πίστευαν ότι η ανύψωση του DNA συνέβη με την έντονη έξωση των ιστονών, μια διαδικασία γνωστή ως αποσυναρμολόγηση νουκλεοσωμάτων.
Ωστόσο, η νέα μελέτη αποκαλύπτει έναν εναλλακτικό μηχανισμό, που προκλήθηκε από την αποκατάσταση, η οποία περιλαμβάνει την προοδευτική ανανέωση του DNA από ιστόνες χωρίς πλήρη αποσυναρμολόγηση νουκλεοσώματος.
"Διαπιστώσαμε ότι η δέσμευση ACF από μόνη της μπορεί να προκαλέσει την εκτόξευση του DNA και αυτό το άνοιγμα του DNA διευκολύνει την έναρξη της μεταγραφής", δήλωσε ο Chavan, τώρα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Ιατρικών Ερευνών Stowers στο Kansas City του Μισσούρι.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πειράματα μονού μορίου για να μετρήσουν με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο το DNA ξετυλίγεται από το νουκλεοσώμα πριν και μετά τη δέσμευση ACF και τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι το ACF θα μπορούσε να προκαλέσει την εκτόξευση του DNA κατά περίπου 1,75 στροφές γύρω από το οκταμερές ιστόνης.
"Οι προσομοιώσεις μας υποστήριζαν και επεκτάθηκαν στα πειραματικά ευρήματα, επιτρέποντάς μας να απεικονίσουμε τον τρόπο με τον οποίο η ACF αναγνωρίζει αρχικά και δεσμεύεται με το νουκλεοσώματα και πώς αρχίζει τη διαδικασία του DNA που αποστέλλεται", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Olga Popa, PhD, πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο Berger και τώρα βοηθός καθηγητή φυσικής και ολοκληρωτικής εκπαίδευσης στο Miracosta College,
Το έργο όχι μόνο προσδιορίζει την επαγόμενη απόσταση ως ξεχωριστό μηχανισμό εκκαθάρισης του DNA αλλά και φωτίζει τον τρόπο με τον οποίο άλλα ένζυμα μπορεί να ξεδιπλώσουν το DNA για να ρυθμίσουν την έκφραση των γονιδίων. Η δυσλειτουργία των γονιδίων σχετίζεται με πολυάριθμες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, και την κατανόηση των μηχανισμών με τους οποίους το DNA είναι οργανωμένο και πρόσβαση είναι ένα κρίσιμο βήμα προς την ανάπτυξη θεραπειών για την αποκατάσταση των φυσιολογικών γονιδιακών μορφών έκφρασης.
"Η επαγόμενη από ACF DNA ξετυλίγματα DNA είναι μια σημαντική νέα ιδέα στη βιολογία της χρωματίνης, παρέχοντας μια αναθεωρημένη άποψη για το πώς τα αναδιαμορφωτικά συμπλέγματα πρόσβασης στο DNA για γονιδιακή ρύθμιση", δήλωσε ο Berger. "Η έρευνα όχι μόνο εμπλουτίζει τη θεμελιώδη κατανόηση της γονιδιακής έκφρασης, αλλά επίσης προσδιορίζει πιθανούς νέους στόχους για θεραπευτική παρέμβαση σε ασθένειες που προκύπτουν από ανώμαλη ρύθμιση γονιδίων".
