Cryo-EM-billeddannelse antyder, hvordan den dobbelte helix adskilles under replikation

Oversigt:

DNA-replikation er en grundlæggende proces, der sikrer nøjagtig overførsel af genetisk information under celledeling. Afviklingen af ​​DNA-dobbelthelixen er essentiel for replikation, og den udføres af et proteinkompleks kaldet helicase. Hvordan helikasen adskiller de to strenge af dobbelthelixen har været genstand for omfattende forskning. Kryoelektronmikroskopi (cryo-EM) billeddannelse er dukket op som en kraftfuld teknik til at visualisere makromolekylære komplekser i nær-atomare detaljer, og det har givet ny indsigt i mekanismen for helikasevirkning.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature brugte forskere cryo-EM til at afbilde helicasen fra bakterien *Bacillus subtilis* i aktion. Billederne afslørede, at helicasen danner en ringformet struktur, der omkranser DNA-dobbelthelixen. Helikasen bruger to motoriske domæner til at gå langs DNA'et, og mens den gør det, adskiller den de to strenge i den dobbelte helix. De motoriske domæner er placeret i modsatte ender af helicaseringen, og de bevæger sig i modsatte retninger. Dette skaber en kraft, der trækker de to strenge af den dobbelte helix fra hinanden.

Cryo-EM-billederne viste også, at helicasen er assisteret af et protein kaldet enkeltstrenget DNA-bindende protein (SSB). SSB binder sig til de adskilte DNA-strenge og hjælper med at stabilisere dem. Dette forhindrer strengene i at genannealing, hvilket ville interferere med replikation.

De nye resultater giver en detaljeret forståelse af, hvordan helicasen adskiller DNA-dobbelthelixen under replikation. Denne information kan føre til udviklingen af ​​nye lægemidler, der målretter mod helicasen og hæmmer DNA-replikation. Sådanne lægemidler kunne bruges til at behandle kræft og andre sygdomme, der er karakteriseret ved hurtig celledeling.

Nøgleresultater:

* Cryo-EM-billeddannelse afslører, at helikasen fra *Bacillus subtilis* danner en ringformet struktur, der omkranser DNA-dobbelthelixen.

* Helikasen bruger to motoriske domæner til at gå langs DNA'et, og mens den gør det, adskiller den de to strenge i den dobbelte helix.

* Motordomænerne er placeret i modsatte ender af helicaseringen, og de bevæger sig i modsatte retninger. Dette skaber en kraft, der trækker de to strenge af den dobbelte helix fra hinanden.

* Helicasen er assisteret af et protein kaldet enkeltstrenget DNA-bindende protein (SSB). SSB binder sig til de adskilte DNA-strenge og hjælper med at stabilisere dem.

Betydning:

De nye resultater giver en detaljeret forståelse af, hvordan helicasen adskiller DNA-dobbelthelixen under replikation. Denne information kan føre til udviklingen af ​​nye lægemidler, der målretter mod helicasen og hæmmer DNA-replikation. Sådanne lægemidler kunne bruges til at behandle cancer og andre sygdomme, der er karakteriseret ved hurtig celledeling.