Σημαντικό νέο μοντέλο δείχνει πώς οι πρωτεΐνες βρίσκουν τις σωστές ακολουθίες DNA

Ένα νέο μοντέλο, που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Communications, παρέχει πληροφορίες για το πώς οι πρωτεΐνες βρίσκουν τις σωστές αλληλουχίες DNA. Αυτό το μοντέλο, που αναπτύχθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, του Σαν Φρανσίσκο, βασίζεται στην ιδέα ότι οι πρωτεΐνες χρησιμοποιούν συνδυασμό διάχυσης και διευκόλυνσης της διάχυσης για να αναζητήσουν τις αλληλουχίες του DNA -στόχου.

Η διάχυση είναι η τυχαία κίνηση των μορίων λόγω θερμικής ενέργειας. Η διευκόλυνση της διάχυσης είναι η διαδικασία με την οποία τα μόρια μεταφέρονται σε μεμβράνη ή άλλο φράγμα από πρωτεΐνη φορέα. Στην περίπτωση πρωτεϊνών που αναζητούν αλληλουχίες DNA, οι πρωτεΐνες φορέα ονομάζονται πρωτεΐνες δέσμευσης DNA.

Το νέο μοντέλο δείχνει ότι ο συνδυασμός της διάχυσης και της διευκόλυνσης της διάχυσης επιτρέπει στις πρωτεΐνες να αναζητούν τις αλληλουχίες του DNA -στόχου πολύ πιο γρήγορα και αποτελεσματικά από ό, τι θα ήταν δυνατό μόνο με τη διάχυση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η διευκόλυνση της διάχυσης επιτρέπει στις πρωτεΐνες να παρακάμψουν τα εμπόδια ενέργειας που εμποδίζουν τη διάχυση.

Το νέο μοντέλο παρέχει επίσης πληροφορίες για τους μηχανισμούς με τους οποίους οι πρωτεΐνες μπορούν να διακρίνουν μεταξύ διαφορετικών αλληλουχιών DNA. Αυτό είναι σημαντικό επειδή οι πρωτεΐνες πρέπει να είναι σε θέση να βρουν τις αλληλουχίες του DNA -στόχου σε μια θάλασσα άλλων αλληλουχιών DNA. Το μοντέλο δείχνει ότι οι πρωτεΐνες μπορούν να χρησιμοποιήσουν μια ποικιλία μηχανισμών για να διακρίνουν τις διαφορετικές αλληλουχίες DNA, όπως:

* Ζεύγος βάσης: Οι πρωτεΐνες μπορούν να δεσμεύονται με συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA με ζεύγη βάσης, η οποία είναι η σύζευξη συμπληρωματικών αζώτων.

* μεθυλίωση DNA: Οι πρωτεΐνες μπορούν να δεσμεύονται με αλληλουχίες ϋΝΑ που μεθυλιώνονται, η οποία είναι η προσθήκη μιας ομάδας μεθυλίου σε βάση DNA.

* καμπυλότητα DNA: Οι πρωτεΐνες μπορούν να δεσμεύονται με αλληλουχίες DNA που έχουν συγκεκριμένη καμπυλότητα ή σχήμα.

Το νέο μοντέλο είναι μια σημαντική πρόοδος στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι πρωτεΐνες βρίσκουν τις αλληλουχίες του DNA -στόχου. Αυτό το μοντέλο θα βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο οι πρωτεΐνες ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων και πώς οι μεταλλάξεις στις πρωτεΐνες δέσμευσης DNA μπορούν να οδηγήσουν σε ασθένειες.

Εκτός από τις γνώσεις σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-DNA, το νέο μοντέλο έχει επίσης επιπτώσεις για το σχεδιασμό νέων φαρμάκων και θεραπειών. Για παράδειγμα, το μοντέλο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό φαρμάκων που στοχεύουν συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA ή για την ανάπτυξη νέων μεθόδων για γονιδιακή θεραπεία.