Ühe DNA molekuli parandamise jälgimine reaalajas

Ühe DNA molekuli parandamise jälgimine reaalajas
Ühe DNA molekuli parandamise jälgimine reaalajas
Anonim

DNA-d kahjustavad pidev alt keskkonnategurid, nagu ultraviolettvalgus või teatud sigaretisuitsus sisalduvad ühendid. Rakud rakendavad lakkamatult selle DNA parandamise mehhanisme, mille tõhusus on kaheldav. Institut Jacques Monod (CNRS/Université Paris Diderot) meeskonnal on koostöös Ühendkuningriigi Bristoli ülikoolide ja USA Rockefelleri ülikoolide teadlastega esimest korda õnnestunud reaalajas jälgida ühes neist esimesi samme. seni vähetuntud DNA parandamise süsteemid. Bakterimudelis töötades ja tänu uuenduslikule tehnikale, mida rakendati ühe DNA molekuli puhul, suutsid teadlased mõista, kuidas mitmed osalejad suhtlevad DNA usaldusväärse parandamise tagamiseks.

Avaldatud ajakirjas Nature 9. septembril 2012, nende töö eesmärk on paremini mõista vähkkasvajate teket ja seda, kuidas need muutuvad keemiaravi suhtes resistentseks.

Ultraviolettvalgus, tubakasuits või isegi üleküpsetatud lihas sisalduvad bensopüreenid võivad põhjustada muutusi meie rakkude DNA-s, mis võib viia vähi tekkeni. Need keskkonnamõjurid halvendavad DNA tegelikku struktuuri, põhjustades eelkõige niinimetatud "mahukaid" kahjustusi (nagu keemiliste sidemete moodustumine DNA aluste vahel). Seda tüüpi kahjustuste tuvastamiseks ja parandamiseks võib rakk kasutada mitmeid süsteeme, näiteks transkriptsiooniga seotud parandamist (TCR), mille keerukas toimemehhanism on tänapäeval endiselt halvasti mõistetav. Seda TCR-mehhanismi mõjutavad kõrvalekalded, mis võimaldavad genoomi pidevat jälgimist, on mõnede pärilike haiguste, nagu Xeroderma pigmentosum, põhjuseks, mille all kannatajad on ülitundlikud päikese ultraviolettkiirte suhtes ja mida tavaliselt nimetatakse "öö lasteks"."

Esmakordselt on Institut Jacques Monodi (CNRS/Université Paris Diderot) meeskonnal koostöös Ühendkuningriigi Bristoli ülikoolide ja USA Rockefelleri ülikoolide teadlastega õnnestunud jälgida uuringu algusjärgus. TCR-i parandusmehhanismid bakterimudelis. Selle saavutamiseks kasutasid nad uudset tehnikat üksikute molekulide nanomanipuleerimiseks[1], mis võimaldas neil tuvastada ja jälgida reaalajas ühes kahjustatud DNA molekulis mängivate molekulide vahelisi interaktsioone. Nad selgitasid erinevate osalejate vahelisi koostoimeid selle TCR-protsessi esimeste etappide ajal. Esimene valk, RNA polümeraas[2], läbib tavaliselt DNA-d ilma tõrgeteta, kuid takerdub, kui see kohtab mahukat kahjustust (nagu maalihke tõttu rööbastele blokeeritud rong). Teine valk, Mfd, seondub seiskunud RNA polümeraasiga ja eemaldab selle kahjustatud "rööpast", et saaks selle seejärel asendada teiste kahjustuste parandamiseks vajalike valkudega.Reaktsioonikiiruste mõõtmine võimaldas jälgida, et Mfd toimib RNA polümeraasile eriti aeglaselt, lükates selle umbes kahekümne sekundiga teelt välja. Lisaks tõrjub Mfd välja seiskunud RNA polümeraasi, kuid jääb seejärel DNA-ga seotuks pikemaks ajaks (umbes viieks minutiks), võimaldades tal koordineerida teiste parandusvalkude saabumist kahjustatud kohta.

Kuigi teadlased suutsid selgitada, kuidas see süsteem võib saavutada peaaegu 100% töökindluse, on nende paranemisprotsesside veelgi selgem mõistmine siiski oluline, et teha kindlaks, kuidas vähkkasvajad ilmnevad ja võivad seejärel keemiaravi suhtes resistentseks muutuda.

Märkused:

[1] Nende nanomanipulatsioonikatsete käigus siirdati kahjustatud DNA ühele küljele klaaspinnale ja teisele küljele magnetiline mikrotera. Helme pind võimaldas DNA-d risti pikendada ja mõõta seda otsast-otsani, kasutades videomikroskoopiat.Erinevate valkude seondumine DNA-ga ja nende toime on tuvastatav modifikatsioonist, mille valk tekitab DNA struktuuris või konformatsioonis. See meetod võimaldab in vitro biokeemiliste reaktsioonide äärmiselt üksikasjalikku struktuurset ja kineetilist analüüsi.

[2] RNA polümeraas vastutab DNA lugemise eest geeni poolt ja selle RNA-vormingus ümberkirjutamise eest, mida nimetatakse transkriptsiooniks. On näidatud, et RNA polümeraas ei transkribeeri mitte ainult geene, vaid ka geenidevahelist DNA-d (kuni viimase ajani nimetati seda "rämps-DNAks"), võimaldades näiteks polümeraasi RNA-l teostada TCR-i kvaliteedikontrolli kogu geenide genoomis. organism.

Populaarne teema