Происхождение фермента, разделяющего двойную спираль ДНК при репликации клетки

Учёные определили ключевые этапы в начале процесса репликации ДНК, включая неожиданные структурные детали о ферменте, который «расстёгивает» и разделяет двойную спираль ДНК.

Исследование, опубликованное 15 октября 2014 года в журнале Genes and Development, объединило электронную микроскопию, очищенные белки и метод химической «заморозки» для изоляции конкретных моментов начала репликации.

Ключевые открытия:

• Неожиданный механизм загрузки: Обнаружена промежуточная структура, в которой один комплекс распознавания начала репликации (ORC) связывается с двумя кольцевыми структурами Mcm2-7 (ядро хеликазы). Это предполагает, что один ORC, а не общепринятая система с двумя ORC, загружает оба кольца хеликазы для двунаправленной репликации.
• Архитектура двойного кольца: Определена молекулярная структура финального двойного кольца, остающегося после ухода ORC. Это дало ключи к пониманию того, как эта структура стабильно сохраняется до фазы синтеза ДНК.
• Регуляция активности: Раскрыты ключевые регуляторные принципы, объясняющие, как активность хеликазы изначально подавляется, а затем реактивируется для начала работы по разделению ДНК.

Методология:

Исследователи использовали белки пекарских дрожжей. После смешивания очищенных белков с ДНК процесс связывания «замораживали» химически на интервалах в 2, 7 и 30 минут. Структуры на каждом целевом моменте определяли с помощью электронного микроскопа в Брукхейвенской национальной лаборатории и последующей трёхмерной реконструкции изображения.

Значение:

Ошибки в копировании ДНК связаны с некоторыми видами рака. Структурные знания могут помочь в создании малых молекул, ингибирующих репликацию ДНК в специфические моменты, что потенциально приведёт к новым методам профилактики и лечения заболеваний.