Раскрыта архитектура молекулярной машины, копирующей ДНК
Исследователи из Университета Рокфеллера, Брукхейвенской национальной лаборатории и Университета Стоуни-Брук впервые определили молекулярную архитектуру реплисомы — белкового комплекса, ответственного за расплетание двойной спирали ДНК и создание её копий для деления клетки. Открытие противоречит десятилетиям устоявшихся представлений.
«Наше открытие противоречит десятилетиям рисунков в учебниках, изображавших, как, по мнению учёных, должна выглядеть реплисома», — говорит Майкл О’Доннелл, старший автор исследования, опубликованного 2 ноября в Nature Structural and Molecular Biology.
Полная картина эукариотической реплисомы
Исследование сосредоточено на реплисоме эукариотических организмов, к которым относятся люди и другие многоклеточные формы жизни. Этот комплекс состоит из более чем 30 различных белков.
Чтобы получить изображение полной структуры, команда собрала её по частям и изучила форму с помощью электронного микроскопа. Снимки, сделанные лабораторией соавтора Хуилина Ли, стали первыми в мире изображениями полной реплисомы из любой клетки.
В реплисоме две ДНК-полимеразы создают копии каждой из двух цепей ДНК, а хеликаза «расстёгивает» двойную спираль. Ранее считалось, что обе полимеразы следуют позади или под хеликазой. Новые изображения показали, что одна полимераза расположена над хеликазой.
Связь с эпигенетикой
С помощью масс-спектрометрии учёные идентифицировали эту верхнюю полимеразу как Pol-ε.
Исследователи предполагают, что такая структура может быть связана с эволюцией многоклеточности. При движении хеликаза сталкивается с нуклеосомами — частицами, упаковывающими ДНК. Их необходимо распределить между двумя новыми цепями. Поскольку Pol-ε связывается с нуклеосомами, её положение над хеликазой может позволять ей управлять этим распределением.
«Изменения в нуклеосомах несут эпигенетическую информацию, которая инструктирует разные клетки становиться разными тканями тела, такими как сердце, мозг и другие органы, во время эмбрионального развития, — говорит О’Доннелл. — Можно предположить, что взаимодействие Pol-ε с нуклеосомами может играть роль в присвоении разных эпигенетических идентичностей двум новым дочерним клеткам после деления».