Новый метод визуализации показал, как ДНК защищается на концах хромосом
Новая методика визуализации позволила исследователям увидеть, как ДНК образует петли вокруг белка, участвующего в формировании особой структуры теломер. Это даёт новое понимание структуры и механизмов поддержания теломер.
Теломеры — это защитные «колпачки» на концах линейных хромосом, предотвращающие их слияние или деградацию. В здоровых клетках они формируют петлевидную структуру (T-loop), «пряча» выступающий конец цепи ДНК. Ключевую роль в этом играет белок telomeric repeat-binding factor 2 (TRF2), но механизм уплотнения ДНК и образования T-loop оставался неясным.
Проблема традиционной микроскопии: При использовании стандартной атомно-силовой микроскопии (AFM) комплекс белок-ДНК выглядел как единое пятно, и путь цепи ДНК был невидим.
Прорывная методика: Исследователи применили новую технику — dual-resonance-frequency-enhanced electrostatic force microscopy (DREEM). Она использует тот факт, что ДНК имеет отрицательный заряд вдоль своей основы. Метод позволяет детектировать слабые различия в электростатическом взаимодействии при сканировании над белковыми и ДНК-участками, визуализируя путь ДНК.
Результаты и новая модель: DREEM показала путь ДНК через комплекс TRF2. На основе изображений учёные предполагают двухступенчатый процесс уплотнения:
- ДНК оборачивается вокруг молекулы белка TRF2 внутри комплекса.
- Несколько молекул TRF2 собираются вместе, формируя выступающие ДНК-петли.
Именно эта выступающая петля, по мнению исследователей, может служить точкой входа для выступающего конца теломеры, чтобы сформировать защитную T-петлю.
Работа опубликована в Nature Scientific Reports и поддержана грантами National Institutes of Health (NIH).