Ближе к разгадке: как разделяются цепи ДНК при репликации

Исследователи из Китая применили новейшую криоэлектронную микроскопию, чтобы детальнее изучить механизм разделения цепей ДНК, необходимое для её естественной репликации. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature, позволили предложить новую теорию этого процесса.

Проблема и подход

Для репликации ДНК две цепи её двойной спирали должны быть разделены. Как именно это происходит, оставалось предметом дискуссий. В новой работе учёные впервые смогли с беспрецедентной детализацией рассмотреть ключевой компонент этого процесса — фермент хеликазу Mcm2–7.

Структура и гипотеза

Наблюдения показали, что Mcm2–7 представляет собой два гексамера (структуры в форме пончика), которые объединяются в единый комплекс. Эти два кольца смещены и наклонены друг относительно друга под углом 14°.

• Цепи ДНК проходят через оба кольца по центральному каналу.
• Исследователи предполагают, что разделение происходит не путём «разматывания», а за счёт «плавления» (melting) водородных связей между цепями.
• Узкий канал в сочетании с углом между гексамерами, по их мнению, создаёт изгиб в ДНК, что и инициирует разрыв связей и разделение цепей.

Возможный механизм

В сопровождающей статье Mathew Bochman и Anthony Schwacha отмечают, что ранее было показано, как антиген SV40 действует по принципу «насоса». Они предполагают, что гексамеры Mcm2–7 могут работать аналогичным образом. Уникальное расположение колец также обеспечивает два выходных канала — по одному для каждой из разделённых цепей ДНК.