Теломеры — это, по сути, крышки на концах линейных хромосом, которые представляют собой структуры внутри наших клеток, содержащие ДНК с нашей генетической информацией. С точки зрения функции теломеры подобны пластиковому покрытию (аглету) на концах шнурков, которое предотвращает распускание шнурков. В здоровых клетках теломеры защищают хромосому, убирая любые выступающие концы нитей ДНК, образуя лассо-подобную структуру, известную как Т-петля.
Без теломер белки репарации ДНК клетки считали бы выступающие концы разрывом, который нужно исправить, и пытались бы либо связать хромосомы вместе, либо послать специальные белки для их переваривания.Исследователи знают, что белок, называемый фактором связывания теломерных повторов 2 (TRF2), является ключом к структурной целостности теломеров из-за роли, которую он играет в формировании Т-петли.
Но исследователи не знали механизмов уплотнения ДНК и образования Т-петли TRF2.«TRF2 может уплотнять ДНК, что важно для образования Т-петли», — говорит физик штата Северная Каролина Хун Ван, ведущий автор статьи, описывающей исследование. «Но до этой работы исследователи не знали, куда шла ДНК и как TRF2 уплотнял ее — мы могли видеть только нить ДНК, входящую в комплексы TRF2 и выходящую из них, но не могли видеть ДНК в комплексах.
Это это потому, что мы использовали традиционные методы атомно-силовой микроскопии (АСМ), в которых белок-ДНК проявляется как единая капля, а информация о пути ДНК отсутствует ».Прорыв произошел с новой техникой визуализации, электростатической силовой микроскопией с двойным резонансом и усиленной частотой (DREEM), которая была разработана химиком и соавтором Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл Дороти Эри, бывшим докторантом Университета Северной Каролины и штата Северная Каролина Донгом. Ву и Парминдер Каур, и ранее в этом году был показан в Molecular Cell. В этом методе используется тот факт, что ДНК имеет отрицательный заряд вдоль своей основной цепи.
Применяя смещения постоянного и переменного тока между зондом АСМ и поверхностью образца, DREEM может обнаруживать очень слабые различия в электростатическом взаимодействии при сканировании участков белка и участков ДНК. Таким образом, DREEM обеспечивает прямую визуализацию обертывания ДНК за пределами гистоновых белков.«DREEM позволил нам увидеть путь ДНК через комплекс TRF2», — говорит Ван. «Основываясь на полученных нами изображениях DREEM, мы теперь думаем, что в теломере может быть два порядка уплотнения ДНК — во-первых, ДНК оборачивается вокруг белка TRF2 внутри комплекса. Затем несколько молекул TRF2 объединяются и создают Петли ДНК, которые выступают из белков TRF2.
«Мы думаем, что эта выступающая петля обеспечивает входной участок для выступов теломер, чтобы они могли согнуться, чтобы сформировать структуру Т-петли. Этот процесс в конечном итоге помогает поддерживать защитную структуру, которая предотвращает слияние хромосом или медленную эрозию теломер ДНК.
Наше будущее работа будет пытаться определить, так ли это на самом деле ".Работа исследователей публикуется в Nature Scientific Reports.