Исследователи из Лаборатории медицинских наук Совета медицинских исследований и их коллеги сделали важный шаг в понимании того, как клетки копируют свою ДНК. В исследовании они впервые определили точное место, где ДНК начинает «распаковываться» внутри живых клеток, и описали молекулярный механизм, запускающий этот процесс.
Каждый раз, когда клетка делится, она должна точно скопировать весь свой геном. Ошибки в этом процессе могут привести к повреждению ДНК, поэтому репликация — один из самых строго контролируемых процессов в биологии. Ключевую роль в нем играет белковый комплекс MCM2–7, который образует два кольца вокруг ДНК в определенных точках — ориджинах репликации. При активации эти кольца разделяются и запускают процесс копирования.
Ученым долгое время не удавалось точно определить, как именно начинается этот процесс в живых клетках. Используя комбинацию методов синтетической биологии, полногеномного картирования и анализа белков, команда смогла отследить этот процесс внутри живых дрожжевых клеток. Они обнаружили, что ДНК начинает открываться в строго определенном месте, рядом с границей между двумя кольцами MCM2–7. Это место совпадает с областью, которая ранее использовалась для привлечения белков, запускающих репликацию.
Исследователи также выявили в комплексе хеликазы специализированные «ворота», через которые выходит одна из цепей ДНК при активации механизма. Когда ученые заблокировали эти ворота, репликационные вилки не смогли сформироваться, что подтверждает их ключевую роль. Работа также показала, как координация нескольких этапов — открытия ДНК, разделения колец хеликазы и выхода цепи — происходит в компактной области генома.
Хотя исследование не имеет немедленного клинического применения, многие из изученных белков схожи у дрожжей и человека. Это означает, что открытые принципы помогут лучше понять репликацию ДНК и поддержание стабильности генома у разных организмов.
А ранее мы рассказывали, как впервые удалось увидеть ранее недоступные участки человеческого генома.