2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A helikázoknak nevezett fehérjék DNS-szálain való mozgását tanulmányozó kutatók azt találták, hogy amikor a fehérjék akadályba ütköznek, visszapattannak oda, ahol elkezdték, és újra és újra megismétlik a folyamatot, és valószínűleg megelőző szerepet játszanak a genom érintetlenségének megőrzésében..
Taekjip Ha, az Urbana-Champaign-i Illinoisi Egyetem fizikaprofesszora és a Howard Hughes Orvosi Intézet kutatója a biológiai forgatókönyvet a Boston Red Sox baseballhoz hasonlítja; a csapat csak azért gördül tovább, hogy eltalálja a szezon végi akadályt, a New York Yankees-t. Aztán, mint a Chicago Cubs szurkolóitól mindig várt éves kiáltás, jövőre visszatér a régi kerékvágásba.
Ahelyett azonban, hogy több nyomorúságot okozna, mint egy baseball-rajongó esetében, ez a motoros fehérje újraindulása előnyös célt szolgálhat, eltávolítva más, nem kívánt fehérjéket a DNS-ből, mondta Ha. A kutatást in vitro, tisztított fehérjék felhasználásával végezték, és olyan technikával vizsgálták, amely az egyes molekulákat a DNS-en vizualizálja. A forgatókönyv valós cellákban játszódik-e, ismeretlen és feltárás alatt.
A felfedezés a Nature folyóirat október 27-i számában jelenik meg, egy külön "News &Views" cikkel együtt, amelyet Eckhard Jankowsky, a Case Western Egyetem Orvostudományi Karának RNS Molekuláris Biológiai Központjának biokémikusa írt. aki a leletek lehetséges fontosságáról írt.
Ha posztdoktori munkatársa, Sua Myong vezette a tanulmányt, egy E-coli baktériumból származó Rep helikázt vizsgálva. A Rep köztudottan részt vesz a DNS-károsodás miatt megakadt DNS-replikáció újraindításában. Egyetlen fehérjeként, monomerként a Rep egy irányba haladhat egyetlen DNS-szálon, de önmagában nem tudja kicsomagolni. Rep előrehaladását a Ha által kifejlesztett egymolekulás fluoreszcens rezonancia energiatranszfer (FRET) technikával vizualizálták.
A fehérje és a DNS zöld és piros festékkel való megjelölésével Myong mérte a FRET-változásokat, miközben a Rep egyetlen DNS-szálon haladt, amelyek rövid, kettős szálakból kinyúló szegmensek. Minden alkalommal, amikor a fehérje elérte a teljes kettős szálú DNS találkozási pontját, vagy egy mesterségesen létrehozott fehérjeakadályba ütközött, Rep azonnal visszatért annak az egyszálnak a kezdetéhez, amelyhez eredetileg kötődött.
A FRET segítségével alaposabban megvizsgálva a kutatók felfedezték, hogy Rep konfigurációja fokozatosan bezárult, ahogy elérte az útjában álló akadályt. Ezután a Rep konformációs változásai lehetővé teszik, hogy megragadja és átkerüljön az egyszálú DNS végére, ami a következő ciklushoz vezet.
"Bár a nagyon rugalmas egyetlen DNS-szál valószínűleg folyamatosan bombázza a fehérjét, úgy tűnik, hogy a fehérje nem figyel erre a nyitányra, amíg el nem éri a fizikai blokádot" - mondta Ha.
A kutatók azt feltételezték, hogy az akadályok arra kényszerítik a motoros fehérjéket, hogy elszakadjanak a DNS-től. "A felfedezés teljesen váratlan volt, és a fehérje új funkciójára utalhat" - mondta Ha. Jankowsky azt írta, hogy a tudósoknak "nem szabad azonnal megkeresniük azt a hélixet, amelyet az enzim szétcipzár, hanem emlékezniük kell arra, hogyan pattan vissza Rep."
A sejtekben gyakran előfordul egyetlen DNS-szál, ha valami nincs rendben, mondta Ha. Azt mondta, hogy az újrahasznosítási művelet a fehérje kívánatos funkcióját képviselheti azáltal, hogy egyetlen szálon tartja bekapcsolva, időt hagyva a helyreállításra, amely lehetővé teszi a normál DNS-replikációt.
Az emberi testben több mint 200 típusú helikáz található, amelyek részt vesznek a replikációban, transzkripcióban, javításban és más genetikai folyamatokban, mondta Ha. A hibás helikázokat összefüggésbe hozták a rák megnövekedett kockázatával és a korai öregedéssel.
Myonggal és Ha-val társszerzők voltak Ivan Rasnik, egy korábbi posztdoktori ösztöndíjas, aki jelenleg az atlantai Emory Egyetem fizikaprofesszora; Chirlmin Joo, doktorandusz Ha laborjában; és Timothy M. Lohman, a biokémia és molekuláris biofizika professzora a St. Louis-i Washingtoni Egyetem Orvostudományi Karán.
A Nemzeti Egészségügyi Intézet finanszírozta a kutatást.
