Ludzie i drożdże piekarskie mają ze sobą więcej wspólnego, niż mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka, w tym ważny mechanizm, który pomaga zapewnić prawidłowe kopiowanie DNA — donoszą dwa badania opublikowane w czasopismach „Science” i „Proceedings of the National Academy of Sciences”.

Huilin Li

Wyniki badań po raz pierwszy wizualizują kompleks molekularny — zwany CTF18-RFC u ludzi i Ctf18-RFC u drożdży — który mocuje „zacisk” do DNA, aby zapobiec odpadaniu części mechanizmu replikacji od nici DNA.

To najnowsze odkrycie ich długoletnich współpracowników, Huilin Li z Instytutu Van Andela i Michaela O’Donnella z Uniwersytetu Rockefellera, rzucające światło na skomplikowane mechanizmy, które umożliwiają wierne przekazywanie informacji genetycznej z pokolenia na pokolenie komórek.

„Dokładne kopiowanie DNA jest podstawą propagacji życia” – powiedział Li. „Nasze odkrycia dodają kluczowe elementy do układanki replikacji DNA i mogą poprawić zrozumienie stanów zdrowia związanych z replikacją DNA”.

Replikacja DNA to ściśle kontrolowany proces, który kopiuje kod genetyczny, umożliwiając przekazywanie jego instrukcji z jednego pokolenia komórek do następnego. W chorobach takich jak rak mechanizmy te mogą zawieść, co prowadzi do niekontrolowanej lub wadliwej replikacji o niszczycielskich konsekwencjach.

Do tej pory co najmniej 40 chorób, w tym wiele rodzajów raka i rzadkich schorzeń, powiązano z zaburzeniami replikacji DNA.

Replikacja DNA to złożony proces z wieloma ruchomymi częściami. U ludzi kompleks molekularny CTF18-RFC, przedstawiony powyżej, zapobiega odpadaniu części maszynerii replikacyjnej od nici DNA. Drożdże piekarskie wykorzystują podobny mechanizm.

Proces zaczyna się od rozpięcia struktury DNA przypominającej drabinę, co skutkuje powstaniem dwóch nici zwanych nicią wiodącą i opóźnioną. Następnie ekipa konstrukcyjna molekularna składa brakujące połówki nici, zamieniając pojedynczą helisę DNA w dwie. Duża część tej pracy przypada enzymom zwanym polimerazami, które składają elementy budulcowe DNA.

Jednak same w sobie polimerazy nie są dobre w utrzymywaniu się na nici DNA. Wymagają CTF18-RFC u ludzi i Ctf18-RFC u drożdży, aby nawlec zacisk w kształcie pierścienia na wiodącą nić DNA, a także innego ładowarki zacisku zwanego RFC u ludzi i drożdży, aby nawlec zacisk na nić opóźnioną. Zacisk następnie się zamyka i sygnalizuje polimerazom, że mogą rozpocząć replikację DNA.

Wykorzystując wysokowydajne kriomikroskopy elektronowe, Li, O’Donnell i ich zespoły ujawnili wcześniej nieznane aspekty struktur ładowarek zacisku nici wiodącej, w tym „haczyk”, który zmusza polimerazę nici wiodącej do puszczenia nowej nici DNA, aby mogła zostać rozpoznana przez ładowarkę zacisku. To rozróżnienie stanowi kluczową różnicę między funkcjami ładowarki zacisku nici wiodącej (CTF18-RFC) a ładowarki zacisku nici opóźnionej (RFC) i rzuca światło na ważny aspekt zróżnicowanych mechanizmów duplikacji DNA na niciach wiodącej i opóźnionej.

Na koniec, badanie zidentyfikowało wspólne cechy między drożdżami i ludzkimi ładowaczami zacisków wiodącego pasma, które wykazują ewolucyjne powiązanie między nimi. To odkrycie podkreśla wartość drożdży jako potężnych, a jednocześnie prostych modeli do badania genetyki.

Niniejszy artykuł jest przedrukowywany z Strona internetowa Instytutu Van Andela. Przeczytaj oryginał Tutaj.