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

Replikation af DNA er afgørende for celledeling og udbredelse af genetisk information. Processen er kompleks og involverer flere proteiner, der arbejder sammen for at afvikle og adskille de to strenge af DNA-dobbelthelixen.

Nye kryo-elektronmikroskopi (cryo-EM) billeder af et enzym kaldet helicase giver det mest detaljerede billede endnu af, hvordan denne adskillelse sker. Billederne, der er offentliggjort i tidsskriftet *Nature*, afslører, hvordan helicase bruger sit "motoriske" domæne til at gå langs DNA-molekylet, mens dets "afviklings"-domæne adskiller de to strenge.

Denne nye forståelse af de molekylære mekanismer af helicase kan føre til udviklingen af ​​nye lægemidler, der retter sig mod dette enzym. Sådanne lægemidler kan hjælpe med at hæmme væksten af ​​kræftceller, som er afhængige af hurtig DNA-replikation for at formere sig.

Hvordan helicase adskiller DNA-dobbelthelixen

Helicase er et protein, der spiller en nøglerolle i replikationen af ​​DNA. Den afvikler dobbelthelixen ved at bryde hydrogenbindingerne mellem baseparrene og adskille de to strenge.

Cryo-EM-billederne viser helicase i aktion, med dets motoriske domæne viklet rundt om DNA-molekylet og dets afviklingsdomæne, der strækker sig ud som en hånd. Det motoriske domæne bruger energien fra ATP-hydrolyse til at bevæge sig langs DNA'et, mens afviklingsdomænet adskiller de to strenge.

Billederne afslører også, at helicase interagerer med et protein kaldet enkeltstrenget DNA-bindende protein (SSB). SSB hjælper med at stabilisere de adskilte DNA-strenge og forhindre dem i at genanneale.

Konsekvenser for kræftbehandling

Den nye forståelse af de molekylære mekanismer af helicase kan føre til udviklingen af ​​nye lægemidler, der retter sig mod dette enzym. Sådanne lægemidler kan hjælpe med at hæmme væksten af ​​kræftceller, som er afhængige af hurtig DNA-replikation for at formere sig.

Et potentielt mål for lægemidler er interaktionen mellem helicase og SSB. Ved at forstyrre denne interaktion kan det være muligt at hæmme helicaseaktivitet og forhindre adskillelse af DNA-strengene. Dette kan føre til kræftcellers død.

Cryo-EM er en kraftfuld ny teknik, der giver indsigt i de molekylære mekanismer i mange vigtige biologiske processer. Billederne af helicase i aktion er et smukt eksempel på denne kraft og potentialet for cryo-EM til at føre til udvikling af nye lægemidler.