Vigtig ny model viser, hvordan proteiner finder de rigtige DNA-sekvenser

En ny model, der for nylig er offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, giver indsigt i, hvordan proteiner finder de rigtige DNA-sekvenser. Denne model, udviklet af forskere ved University of California, San Francisco, er baseret på ideen om, at proteiner bruger en kombination af diffusion og faciliteret diffusion til at søge efter deres mål-DNA-sekvenser.

Diffusion er den tilfældige bevægelse af molekyler på grund af termisk energi. Faciliteret diffusion er den proces, hvorved molekyler transporteres over en membran eller anden barriere af et bærerprotein. I tilfælde af proteiner, der søger efter DNA-sekvenser, kaldes bærerproteinerne DNA-bindende proteiner.

Den nye model viser, at kombinationen af ​​diffusion og faciliteret diffusion tillader proteiner at søge efter deres mål-DNA-sekvenser meget hurtigere og mere effektivt, end det ville være muligt med diffusion alene. Dette skyldes, at faciliteret diffusion tillader proteiner at omgå de energibarrierer, der hindrer diffusion.

Den nye model giver også indsigt i de mekanismer, hvormed proteiner kan skelne mellem forskellige DNA-sekvenser. Dette er vigtigt, fordi proteiner skal kunne finde deres mål-DNA-sekvenser i et hav af andre DNA-sekvenser. Modellen viser, at proteiner kan bruge en række forskellige mekanismer til at skelne mellem forskellige DNA-sekvenser, herunder:

* Base-parring: Proteiner kan binde til specifikke DNA-sekvenser ved baseparring, som er parringen af ​​komplementære nitrogenholdige baser.

* DNA-methylering: Proteiner kan binde til DNA-sekvenser, der er methylerede, hvilket er tilføjelsen af ​​en methylgruppe til en DNA-base.

* DNA-krumning: Proteiner kan binde til DNA-sekvenser, der har en specifik krumning eller form.

Den nye model er et væsentligt fremskridt i vores forståelse af, hvordan proteiner finder deres mål-DNA-sekvenser. Denne model vil hjælpe forskere med at forstå, hvordan proteiner regulerer genekspression, og hvordan mutationer i DNA-bindende proteiner kan føre til sygdom.

Ud over indsigten i protein-DNA-interaktioner har den nye model også implikationer for design af nye lægemidler og terapier. Modellen kunne for eksempel bruges til at designe lægemidler, der retter sig mod specifikke DNA-sekvenser eller til at udvikle nye metoder til genterapi.