Как вспомогательные белки регулируют рост филаментов в реальном времени

Исследователи из Национального университета Тайваня с помощью оптических пинцетов наблюдали индивидуальные события связывания в реальном времени, что дало новое понимание молекулярной регуляции гомологичной рекомбинации.

Их новое исследование, опубликованное в Nucleic Acids Research, раскрывает, как вспомогательные белки регулируют рост филаментов RAD51 — критический этап гомологичной рекомбинации и репарации ДНК.

Работа под руководством профессора Хун-Вэнь Ли (факультет химии) и профессора Питера Чи (Институт биохимических наук) объединяет биофизику и биохимию для решения одной из ключевых проблем в репарации ДНК: как RAD51 собирается на ДНК в реальном времени.

Традиционные структурные методы дают лишь статичные или усреднённые изображения белковых кластеров, оставляя открытым вопрос о том, какие олигомерные формы активно управляют ростом филамента.

Чтобы преодолеть это, команда применила одно-молекулярные оптические пинцеты, которые используют сфокусированные лазерные лучи для манипуляции молекулами ДНК, прикреплёнными к микроскопическим бусинам. По мере того как белки RAD51 связывались и вытягивались вдоль ДНК, результирующие изменения длины отслеживались с нанометровой точностью, что позволило исследователям напрямую наблюдать ступенчатый рост филамента.

Этот подход выявил поразительную регуляторную роль вспомогательных белков. RAD51 в одиночку собирался в основном в октамерные единицы, но в присутствии комплекса SWI5-SFR1 сборка сместилась к тетрамерам. Эта перестройка стабилизировала филаменты RAD51, делая процесс сборки более однородным и эффективным.

Эти данные подчёркивают, как вспомогательные белки тонко настраивают рекомбинацию для защиты целостности генома. Помимо углубления понимания репарации ДНК, результаты имеют значение для биологии рака и технологий редактирования генома.

«Эта работа демонстрирует, как одно-молекулярные платформы в сочетании с междисциплинарным сотрудничеством могут пролить свет на фундаментальные биологические процессы с беспрецедентной детализацией», — говорит профессор Хун-Вэнь Ли.