Как сообщается в паре новых исследований, ученые получили новое понимание того, как комплекс белка по имени Mre11-Rad50 изменяет себя, чтобы взять различные задачи ремонта ДНК.Их исследование проливает свет на то, как эта молекулярная реструктуризация приводит к различным результатам в клетке.
Это могло также вести развитие лучших борющихся с раком методов лечения и более эффективных генотерапий.Один комплекс белка, две совсем других формы и функции: По главному изображению ученые создали мутацию Mre11-Rad50, которая ускоряет гидролиз, приводя к открытому государству, которое одобряет высокочастотный способ восстановить ДНК. По нижнему изображению ученые замедлили гидролиз, приводящий к закрытому направляющемуся ATP государству, которое одобряет ремонт ДНК низкого качества. (Кредит: лаборатория Tainer)Работа Mre11-Rad50 – то же самое в Ваших камерах, камерах Вашего домашнего животного, или любой организм.
Это обнаруживает и помогает зафиксировать самый серьезный вид перерывов ДНК, которые оба берега ДНК сокращена двойная спираль. Комплекс белка связывает со сломанными концами ДНК, отсылает сигнал, который мешает клетке делиться и использует ее перемещающую форму способность выбрать, какой процесс ремонта ДНК начат, чтобы зафиксировать сломанную ДНК. Если неотремонтированный, двойные разрывы берега смертельны к клетке.
Кроме того, пошедшие не так, как надо ремонтные работы могут привести к быстрому увеличению раковых клеток.Мало известно о том, как подобные Трансформатору возможности белка касаются его функций ремонта ДНК, как бы то ни было.Чтобы узнать больше, ученые изменили комплекс белка способами, которые были разработаны, чтобы затронуть только одно из многих действий, которые это предпринимает. Они тогда использовали структурную биологию, биохимию и геномные инструменты, чтобы изучить воздействия этих модификаций.
«Будучи нацелен на единственную деятельность, мы можем заставить комплекс белка спуститься по различному пути и изучить, как его динамическая структура изменяется», говорит Джон Тэйнер из Подразделения Наук о жизни Berkeley Lab. Он провел исследование с товарищем ученый Berkeley Lab Гарет Уильямс и ученые из нескольких других учреждений.
Добавляет Уильямс, «В некоторых случаях, мы убыстрились или замедлили движения комплекса белка, и делая, таким образом, мы изменили его биологические результаты».Большая часть исследования проводилась в Advanced Light Source (ALS), синхротрон, расположенный в Berkeley Lab, которая производит интенсивный рентген, чтобы исследовать фундаментальные свойства веществ.
Они использовали АЛЬС beamline названный SYBILS, который объединяет рентген, рассеивающийся с возможностями дифракции рентгена. Это приводит к изображениям атомной резолюции кристаллических структур белков.
Это может также следить за преобразованием белка, поскольку это претерпевает конформационные изменения.В одном исследовании, опубликованном в журнале Molecular Cell, ученые изучили Mre11 от микробных клеток. Они развивали два молекулярных ингибитора, которые способность к блоку Mre11’s разрезать ДНК, обрабатывает критический начальный шаг в ремонте.Они проверили эффект этих ингибиторов в клетках человека.
Они нашли, что Mre11 сначала делает зарубку далеко от сломанной нити ДНК, которую он восстанавливает. Mre11 тогда работает назад к сломанному концу. Ранее, ученые думали, что Mre11 всегда начинается в сломанном конце ДНК.
Они также нашли, что, когда Mre11 сокращается посреди нити ДНК, он начинает путь ремонта ДНК высокой точности, названный соответственным ремонтом перекомбинации.В другом исследовании, опубликованном в Журнале EMBO, ученые создали мутации Rad50, что или продвинуть или дестабилизируют форму, сформированную, когда подъединица Rad50 связывает с ATP, химикат, который питает движения комплекса белка.Биохимическое и функциональное испытание, проводимое Таней Полл из Техасского университета в Остине, показало как эти изменения микробное влияние, дрожжи и человеческие действия Mre11-Rad50. Пол Рассел в Научно-исследовательском институте Scripps помог ученым изучить, как эти мутации Rad50 затрагивают дрожжевые клетки.
Они нашли, что некоторые мутации замедлили гидролиз ATP, который является, как Rad50 и другие ферменты используют ATP в качестве топлива. Другие мутации ускорили его. Оба изменения затронули технологический процесс Mre11-Rad50 и его биологические результаты, в значительной степени.
«Когда мы замедлили гидролиз и одобрили направляющееся ATP государство, Rad50 одобрил несоответственный путь присоединения конца, который является низким качеством способ восстановить ДНК», говорит Уильямс. «Когда мы ускорили его, подъединица одобрила соответственный ремонт, который является высокочастотным путем».Этот подход, в котором ученые начинают с определенного механизма белка и изучают, как он затрагивает весь организм, поможет исследователям развивать прогнозирующее понимание того, как Mre11-Rad50 работает.
«Это – ‘восходящий’ способ изучить белки, такие как Mre11-Rad50, и это могло вести развитие лучших методов лечения рака и других заявлений», говорит Тэйнер.