ДНК управляют, как альпинистской верёвкой, чтобы избежать узлов

Учёные раскрыли процесс, который клетки используют для распутывания узловатых нитей ДНК, напоминающий метод контроля альпинистских верёвок.

Эти результаты помогают объяснить, как около 2 метров ДНК могут быть аккуратно упакованы в каждой из наших клеток, в пространстве шириной примерно с волос.

Клеточный процесс

Учёные идентифицировали два набора белков в клетках, которые работают вместе, чтобы нити ДНК оставались без узлов, избегая спутываний, которые мешали бы жизненно важным биологическим процессам.

Эти белки обнаружены у многих организмов, и учёные полагают, что их роль в управлении ДНК может быть общей для всей природы.

Одно семейство белков — известное как SMC — действует как страховочное устройство, используемое скалолазами, которое пропускает верёвку через серию петель.

Было обнаружено, что эти белки работают вместе с другим набором — TopoII, который, как считалось ранее, помогает решать проблемы спутывания, но способ его действия был плохо изучен.

Комплексное моделирование

Исследователи из Эдинбургского университета и Университета Падуи в Италии изучили этот процесс, создав компьютерные модели ДНК с узлами и сцеплениями.

Они обнаружили, что SMC действует как страховочное устройство, скользя вперед и назад, чтобы увеличивать или уменьшать петли в связанных сегментах ДНК. Сначала узлы сжимаются и уплотняются белками SMC, а затем они легко обнаруживаются и разрешаются белками TopoII.

Их исследование первым объясняет, как два семейства белков сохраняют ДНК свободной от спутываний в ограниченных, переполненных условиях клетки.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science, было поддержано Европейским исследовательским советом.

"Можно было ожидать, что длинные нити ДНК ужасно запутаются — примерно как вытащенные из кармана наушники с узлами. Но вместо этого природа создала эти удивительные машины, чтобы решить эту проблему замечательным образом, и, кажется, у многих видов", — сказал доктор Давиде Микьелетто, Школа физики и астрономии.