A DNS hurkok titkai fölényt adhatnak a rák elleni küzdelemben

Hogyan csomagolja egy sejt a genetikai adatok halmazát tiszta kromoszómákba osztódás céljából? A sejtjeinkben lévő DNS végül is körülbelül két méter hosszúságú, és egy sószem 1/50-e nagyságú magba kell illeszkednie. Hogy a fenébe rendezi ezt a gubancot, mielőtt ketté válik?

Az új kutatások szó szerint megvilágították a folyamatot, és filmre vették a kondenzin nevű fehérjekomplexet, amint hurkokat von ki a DNS-ből.

Korábbi tanulmányok azt feltételezték, hogy a kondenzin apró motorként működik, és hurkokat hoz létre a DNS-ben; az ötlet az, hogy ezen redők közül sok lehetővé teszi a sejt számára, hogy tömörítse genomját a leánysejtek közötti eloszlás érdekében. Ez a szerep azonban máig nem bizonyított. A Delfti Egyetem Kavli Intézetének és az EMBL Heidelber kutatói a DNS-molekula izolálásával és egy mikroszkóp alatti kondenzin komplexszel gondosan orientálva filmre vették a fehérjét működés közben.

"A technika nagyon egyszerűnek tűnhet ("Csak a DNS-t és a kondenzint ábrázolja"), de korántsem triviális" - mondja Cees Dekker professzor, a delfti bionanotudományi tanszék kutatócsoportjának vezetője az Alphrnak . „A DNS-t túl sok fényképkárosodás nélkül kell leképezni.

„Amikor megvilágítjuk a DNS-t, hogy láthatóvá tegyük, az a fény károsodást is okozhat (úgynevezett fotokárosodás), és ezért megtöri a DNS-t. Ez történt például akkor, amikor nyolc évvel ezelőtt elkezdtük ezt a kutatást egy szabványosabb színezékkel, amely másodperceken belül beszakította és széttörte a DNS-t.

Mahipal Ganji, a delfti Cees Dekker csoport posztdoktora elmagyarázza, hogy az új képalkotó eljárás első lépése az volt, hogy egy DNS-molekula két végét egy felülethez rögzítették, és óvatosan színes festéket vittek fel: „Ekkor áramlást alkalmaztak a folyadékban. a molekulára merőlegesen a DNS-t U-alakban orientáltuk és mikroszkópunk fókuszsíkjába vittük. Csodálatos módon láthattuk, hogy egyetlen kondenzátum megköt, és elkezdett extrudálni egy hurkot.

Lásd kapcsolódó 

A tudósok a CRISPR segítségével GIF-et tároltak egy élő sejt DNS-ében

Dekker szerint a felvétel „elrendezi a vitát” a kondenzin azon képességéről, hogy hurkot képez a DNS-ben. A csapat azt is megfigyelte, hogy a tekercselés aszimmetrikus, a kondenzin csak a lehorgonyzott pont egyik oldaláról húzza ki a DNS-t. A hurkolási folyamat csak szerény mennyiségű ATP-t igényel a kondenzin táplálásához, ami arra utal, hogy a fehérjekomplex nem bázisról bázisra húzza a DNS-t, hanem nagy darabokban. Az apró motor ezt rendkívül gyorsan teszi, akár 1500 bázispárt is tekercselve másodpercenként.

Az eredmények nemcsak a mitózis és a meiózis alapvető mechanizmusának feltárására irányulnak, hanem felhasználhatók a kondenzin fehérjék családjába tartozó, SMC-fehérjékként ismert egészségügyi problémák gyógyítására is. Ahogy Dekker elmagyarázza, ez segíthet abban, hogy jobban megértsük, hogyan harcolhatunk a rák ellen:

„Az SMC fehérjék kulcsfontosságúak a kromoszómák szerveződésében. A kromoszómaanyag leánysejtekhez való megfelelő eloszlásának megzavarása rákkal jár. Az SMC fehérjék alapvető ismerete tehát a rákhoz vezető bomlasztó folyamatok megértésének középpontjában áll. Pontosabban, az SMC fehérjék mutációi olyan örökletes állapotokhoz kapcsolódnak, mint a Cornelia de Lange szindróma.

A Delfti Egyetem Kavli Intézetének és az EMBL Heidelbernek az eredményeit ma tették közzé a Science folyóiratban .

A kép jóváírása: Cees Dekker Lab TU Delft/Scixel