Výzkumníci identifikují nový mechanismus udržování DNA proteinu v souladu

Peter Joseph - Où allons-nous ? - 15 novembre 2009 (Červenec 2019).

Anonim

Účinky bílkoviny používané pro replikaci a opravu DNA jsou řízeny elektrostatickými silami známými jako řízení fosfátů, což je zjištění, které nejenže odhaluje klíčové detaily o životně důležitém procesu ve zdravých buňkách, ale poskytuje nové pokyny pro výzkum léčby rakoviny.

Zjištění, zveřejněná tento týden v časopise Nature Communications, se zaměřují na enzym nazvaný flap endonukleáza 1 nebo FEN1. Pomocí kombinace krystalografických, biochemických a genetických analýz výzkumníci z laboratoře Lawrence Berkeley Department of Energy v Berkeley Lab ukázali, že řízení fosfátů udržovalo FEN1 v souladu a fungovalo správně.

"FEN1, stejně jako mnohé proteiny replikace a opravy DNA, mají paradoxní role pro rakovinu, " uvedla vedoucí studie Susan Tsutakawa, biochemikka v laboratoři Berkeley Lab's Molecular Biophysics a Integrated Bioimaging Division. "Chyba FEN1 by mohla poškodit DNA, což by vedlo k rozvoji rakoviny." Na druhé straně mnoho rakovin vyžaduje replikaci a opravu bílkovin, aby přežili a opravili poškozenou DNA z léčby rakoviny. "Nové důkazy ukazují, že řízení fosfátu pomáhá zajistit, aby FEN1 chová se tak, jak by měla zabránit nestabilitě genomu. "

Během procesu replikace se dvouvláknová DNA rozkládá tak, aby odhalila nukleotidy podél dvou oddělených řetězců. V tomto procesu jsou vytvářeny klapky jednoretinové DNA. Úkolem FEN1 je odstranit tyto klapky polohováním kovových katalyzátorů tak, aby mohly rozložit fosfodiesterové vazby, které tvoří páteř pramenů nukleových kyselin. Toto štěpné působení se vyskytuje v duplexní DNA blízko křižovatky s jednovláknovou klapkou.

Klapky, které zůstávají nerozštěpené, mohou vést k poškození DNA, které buď zabijí buňku nebo způsobují rozsáhlé mutace. Například expanze trinukleotidových opakování, mutace spojená s poruchami, jako je Huntingtonova choroba a syndrom křehkého X, jsou charakterizovány selháním FEN1, aby se přebytečné vlákno oddělilo.

"Co bylo před naší studií nejasné, bylo, jak FEN1 dokázal určit svůj přesný cíl a zároveň zabránil nerozlišujícímu řezání jednoplášťových chlopní, " řekl Tsutakawa. "Musí existovat způsob, jak tento bílkovin nesměřovat podobné cíle, jako je jednovláknová RNA nebo DNA. Získání tohoto práva je kritické."

Tsutakawa spolupracoval s odpovídajícím autorem Johnem Tainerem, výzkumným vědeckou laboratoří Berkeley Lab a profesorem na Texaské univerzitě v pokročilém světelném zdroji, DOE Office of Science Facility, který vyrábí extrémně jasné rentgenové paprsky vhodné pro řešení atomové struktury bílkovin a komplexy DNA. Při použití rentgenové krystalografie byli schopni získat strukturu proteinů FEN1 na molekulární úrovni.

Zjistili, že jednovláknová klapka je proříznuta malým otvorem tvořeným proteinem FEN1. Velikost otvoru slouží jako dodatečná kontrola, zda FEN1 váže správný cíl. Překvapivě však bylo zjištěno, že jednovláknová klapka je obrácena tak, že zranitelnější část DNA, fosfodiesterový kostr, čelí od kovových katalyzátorů, čímž se snižuje pravděpodobnost neúmyslného řezu.

Inverze je řízena kladně nabitou oblastí v FEN1, která stabilizuje pozici obrácenou dolů a řídí záporně nabitý fosfodiester jednovláknové DNA tunelem FEN1.

"Tyto kovy jsou jako nůžky a budou v blízkosti nějaké DNA, " řekl Tsutakawa. "Pozitivně nabitá oblast ve FEN1 působí jako magnet, vytáhne klapku z těchto kovů a chrání klapku před řezáním. Tímto způsobem FEN1 zabraňuje řezání jednovláknové DNA nebo RNA."

"Toto řízení fosfátů je dosud neznámý mechanismus pro kontrolu specifičnosti FEN1, " dodala. "Rakovinové buňky potřebují replikaci proteinů FEN, takže pochopení toho, jak FEN1 funguje, by mohlo pomoci poskytnout cíle pro výzkum léčby po celé linii."

menu
menu