Forskere kortlægger strukturen af ​​det centrale kromatin-ombygningskompleks

Northwestern University-forskere har kortlagt en gruppe proteiner, der spiller en afgørende rolle i både genekspression og reparation af beskadiget DNA. Ved at forstå dette proteinkompleks, kaldet SWI/SNF, forskere håber på bedre at kunne forstå, hvordan kræft opstår.

SWI/SNF regulerer strukturen af ​​kromatin, som omfatter genetisk materiale i en celles kerne og ofte muterer efterhånden som kræft udvikles.

"Mutationer af dette essentielle kompleks er blevet fundet i mere end 20 procent af alle menneskelige kræftformer forbundet med en lang række vævstyper, " sagde Northwesterns Yuan He, der ledede undersøgelsen. "Forståelse af den molekylære mekanisme af SWI/SNF-komplekset til regulering af kromatinstruktur og gentranskription er derfor afgørende for en fuldstændig forståelse af, hvordan kromatinstrukturændringer fører til kræft."

Avisen blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur . Yuan He er assisterende professor i molekylær biovidenskab ved Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences.

For at bestemme den unikke struktur, He-laboratoriet brugte kryogen elektronmikroskopi (cryo-EM), en kraftfuld teknik, der er i stand til at afsløre 3D-formen af ​​store proteinkomplekser. Teknikken involverer flash-frysning af proteiner med en hastighed, hvor vandmolekyler ikke har tid til at omorganisere sig for at danne krystallinsk is. Disse proteinkomplekser afbildes derefter direkte af et elektronmikroskop, og deres 3-D-form kan derefter rekonstrueres i 3-D ved hjælp af en supercomputing-klynge. Før cryo-EM, forskere brugte hovedsageligt røntgenkrystallografi, som ikke er i stand til at tage billeder i høj opløsning af vigtige komplekser som dette.

Denne skelsættende undersøgelse er første gang, at forskere har brugt cryo-EM til at bestemme SWI/SNF-strukturen bundet til et nukleosom, ved atomær opløsning. "cryo-EM er en revolutionerende teknik, " sagde Carole LaBonne, formand for Institut for Molekylær Biovidenskab. "Det er ved at tage over i det kritiske felt af strukturel biologi. Ethvert større forskningsuniversitet foretager store investeringer på dette område, fordi det er klart, at det rummer nøglen til at optrevle mange ubesvarede spørgsmål inden for biomedicinsk videnskab."

Professor Yuan He forklarede, at strukturen vil give forskere mulighed for at kortlægge og rationalisere kræftrelaterede mutationer i det humane SWI/SNF-kompleks.

Han tilføjede, at undersøgelsen vil give den molekylære platform til bedre forståelse af de vigtige funktioner af SWI/SNF i både raske og kræftsygdomme, samt til at udvikle potentielle terapeutiske strategier for humane maligniteter.

"Vores undersøgelse giver indsigt i, hvordan komplekset undertrykker tumorudvikling, "Han sagde. "Og det kunne bidrage til at udvikle terapeutiske midler til cancere, der huser mutationer i gener, der koder for SWI/SNF-komplekset."