14:39 2024-03-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Iluminarea unui pas critic în inițierea replicării ADN-ului la eucariote
_ Iluminarea unui pas critic în inițierea Replicarea ADN-ului la eucariote
Brandt Eichman și Walter Chazin, profesori de biochimie, au lucrat împreună pentru a oferi o mai bună înțelegere a modului în care este inițiată exact replicarea ADN-ului la eucariote. Folosind instrumentele de ultimă generație ale lui Vanderbilt din Centrul pentru Biologie Structurală, Eichman, Chazin și colegii lor au oferit vizualizări detaliate ale unei proteine multifuncționale în acțiune, care aruncă lumină asupra modului în care este inițiată replicarea ADN-ului. la oameni.
Eichman și Chazin au împărtășit reflecții asupra acestei cercetări, recent publicată în Nature Structural & Molecular Biology.
Suntem interesați de detaliile moleculare ale replicării ADN-ului uman, unul dintre cele mai fundamentale procese ale vieții; se repetă de milioane de ori în fiecare zi pe măsură ce facem noi celule. Noile copii ale ADN-ului sunt sintetizate de polimeraze, care citesc secvența unei catene de ADN existente câte o nucleotidă și adaugă nucleotida complementară la catena ADN în curs de dezvoltare.
Polimerazele specifice realizează cea mai mare parte a sintezei ADN-ului. , dar nu pot funcționa fără a avea mai întâi un scurt segment „amors” al noii catene.
Această lucrare abordează mecanismele moleculare ale ADN polimerazei α-primazei (polα-primaza), enzima responsabilă pentru sintetizarea primerilor. Pola-primaza este o enzimă esențială, deoarece este singura polimerază care poate iniția sinteza ADN-ului prin generarea primerilor de care au nevoie celelalte polimeraze pentru duplicarea genomului.
Deși polα-primaza este prima polimerază umană descoperită. , modul în care sintetizează lungimi foarte specifice de ARN și ADN într-o singură catenă a rămas neclar timp de mai bine de 50 de ani. De unde știe că a sintetizat un anumit număr de nucleotide de ARN înainte de a trece la sinteza ADN-ului? Cum trece între cele două moduri? De unde știe că a sintetizat un anumit număr de nucleotide de ADN înainte de a se opri?
Înțelegerea mecanismelor din spatele capacității polα-primazei de a „număra” lungimea segmentelor de ARN și ADN ale primerului este importantă deoarece primerii trebuie păstrați la o lungime foarte mică, deoarece conțin ARN în noua catenă de ADN și ADN-ul sintetizat de polα este plin de mutații. Astfel, primerii ar fi foarte dăunători pentru celulă dacă ar deveni o parte substanțială a noii catene de ADN care a persistat în genom după replicare.
Pentru a răspunde la aceste întrebări restante, am folosit microscopia crio-electronică pentru a captați instantanee ale acestei proteine multifuncționale în diferite etape, deoarece generează un primer. Structurile de înaltă rezoluție pe care le-am determinat au luminat mecanismele de numărare a ARN-ului și ADN-ului de către polα-primază. Ele oferă, de asemenea, un punct de plecare pentru proiectarea de noi modulatori cu molecule mici ai funcției polα-primază, care ar oferi noi modalități de investigare a replicării ADN-ului în celule.
Laboratoarele Eichman și Chazin au colaborat de mulți ani pentru a înțelege cum funcționează polα–primase. Am vizualizat unele dintre primele structuri ale polα-primazei legate de substraturi de acid nucleic. Designul extrem de strategic al substraturilor primer/șablon a permis echipei noastre să „prindă” enzima în câteva puncte specifice de-a lungul căii de sinteză a primerului. Foarte important, această cercetare a fost posibilă prin accesul la instrumentele de ultimă generație din CSB Cryo-Electron Microscopy Facility.
Datele noastre arată în mod direct că polα-primase ține la un capăt al primer în toate etapele sintezei. Această observație este esențială pentru înțelegerea modului în care șablonul inițial amorsat cu ARN este transmis de la site-ul activ primază dintr-o subunitate (unde are loc sinteza ARN) la situsul activ ADN polimerază dintr-o altă subunitate (unde are loc sinteza ADN).
Atașarea susținută servește, de asemenea, la creșterea capacității polα-primazei de a rămâne legată de șablon și de a regla atât compoziția ARN-ului, cât și a ADN-ului. Este important că analiza detaliată a structurilor a dezvăluit modul în care flexibilitatea în cadrul acestui complex de patru subunități este esențială pentru a putea sintetiza lanțul de primer în două situsuri active.
În plus, cercetările noastre sugerează că încetarea sintezei ADN-ului este facilitată de afinitățile de reducere a polα și primază pentru șablon, pe măsură ce se sintetizează mai mult ADN.
Sperăm că rezultatele cercetării noastre vor lumina în domeniu o înțelegere mai completă a inițierii replicării și să contribuie la înțelegerea tot mai mare a faptului că complexul molecular mașinile necesită flexibilitate și dinamică pentru a funcționa. Flexibilitatea inerentă în această polimerază complexă, cu mai multe subunități este esențială pentru sinteza primerului și pentru capacitatea sa de a interacționa dinamic cu alte enzime multiple prezente în replisom (pentru transferul primerului la polimeraza replicativă pentru sinteza ADN-ului în vrac, de exemplu) .
Sperăm, de asemenea, că această activitate va conduce la o mai bună înțelegere a modului în care funcționează actualii inhibitori de polα-primază și va deschide calea pentru proiectele viitoare de modulatori cu molecule mici care să servească drept instrumente pentru studierea replicării ADN-ului în celule. Compușii de instrumente de acest tip pot fi utilizați și pentru a evalua potențialul terapeutic al țintirii proteinelor de replicare specifice cu roluri în bolile de instabilitate a genomului.
Comentarii:
Adauga Comentariu