Новое исследование раскрывает структуру ДНК-хеликазы на репликационной вилке

Ученые из Института Ван Андела и Рокфеллеровского университета успешно описали ключевую структуру, участвующую в репликации ДНК, добавив еще один элемент в понимание того, как распространяется жизнь.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, раскрывает взаимодействие между ДНК и эукариотическим ферментом CMG-хеликазой. Этот фермент разъединяет двойную спираль ДНК, как застежку-молнию, подготавливая генетический код для копирования.

"С момента открытия двойной спирали ДНК более 50 лет назад активность хеликазы в подготовке ДНК к репликации была плохо изучена, — говорит профессор Хуилин Ли. — Однако недавние достижения в микроскопии и дизайне исследований позволяют нам впервые создать точные изображения этих ферментов и наблюдать их взаимодействие с ДНК".

Более 40 заболеваний, включая многие виды рака, анемии и атаксии, а также несколько редких и орфанных болезней, частично связаны с ошибками или сбоями в репликации ДНК. Результаты этого исследования предлагают схему работы ключевого двигателя репликации, что, как надеются авторы, в конечном итоге поможет в разработке новых методов лечения.

Результаты нового исследования опровергают давнее предположение об ориентации хеликазы вокруг ДНК. Изображения, полученные во время раскручивания ДНК, показывают, что N-кольцо хеликазы опережает C-кольцо (моторное) и первым контактирует с двуцепочечной ДНК. Такая ориентация противоположна общепринятой и имеет важное значение для понимания механизма репликации.

Исследование включало оценку CMG-хеликазы, очищенной из пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae — организма, часто используемого для моделирования высших эукариот, включая человека.

Структура хеликазы на ДНК была получена в Центре крио-электронной микроскопии (cryo-EM) Рокфеллеровского университета с использованием революционной технологии визуализации.