Репликация ДНК - это сложный процесс, в котором кольцо хеликазы разделяет две переплетенные и закодированные нити молекулы ДНК, позволяя каждой из них точно воспроизвести недостающую половину. Однако до недавнего времени исследователи не понимали, как геликаза - фермент в форме пончика, состоящий из шести идентичных белков, - способна пронизывать только одну из нитей, когда они связаны вместе. Теперь новое исследование ученых из Центра аспирантуры Городского университета Нью-Йорка, его Центра перспективных научных исследований (ASRC) и Городского колледжа Нью-Йорка (CCNY) разрешило эту загадку.
В статье, опубликованной в сегодняшнем выпуске журнала eLife, исследователи объясняют, как белок-загрузчик геликазы (P-загрузчик) из бактериального вируса прикрепляется к репликативной геликазе, заставляя ее открываться по спирали и быстро закрываться вокруг одной из ДНК. пряди. Затем геликаза начинает перемещаться по цепи и разрывать водородные связи, которые связывают ее со второй цепью, позволяя каждой из них стать субстратом, который может реплицировать полную молекулу ДНК.
«Приступая к этому исследованию, мы знали, что для этого должен быть белок-загрузчик, но мы не знали, как выглядит этот процесс», - сказал ведущий исследователь Дэвид Джерузалми, профессор химии. и биохимия в The Graduate Center и CCNY.
"Благодаря нашим исследованиям мы смогли определить механизм загрузки нити ДНК в геликазу, а также узнали, что белки-загрузчики предотвращают любое движение геликазы в момент ее открытия и закрытия, чтобы предотвратить любые ошибки репликации."
Исследователи изучили ДНК бактерий кишечной палочки, чтобы разобраться в механизме репликации. Они использовали криоэлектронную микроскопию и томографию, чтобы получить изображение хеликазы и всех ее белков-загрузчиков. По словам исследователей, помимо того, что они помогли им определить ранее неизвестный механизм в процессе репликации ДНК, исследование может также указать путь к новому классу антибиотиков, нацеленных на механизм репликации ДНК бактерий.
«Наше исследование является прекрасным примером мощной способности криоэлектронной микроскопии давать важные результаты, которые можно использовать для разработки новых терапевтических препаратов», - сказал соавтор исследования Амеди де Жорж, профессор химии и биохимии в Центр выпускников и CCNY, а также член инициативы ASRC по структурной биологии.