Новое исследование раскрывает механизм формирования структуры ДНК

Исследовательская группа под руководством профессора Джа Йил Ли (Школа естественных наук, UNIST) и профессора Джи-Джуна Сонга (Департамент биологических наук, KAIST) представила структуру и механизм белков, которые экспрессируются при различных формах рака и связаны с плохим прогнозом пациента. Такие результаты исследований могут ускорить открытие и разработку новых лекарств. Результаты исследования были опубликованы в Nature Communications. 

ДНК, генетический материал, ответственный за наследование, существует в структуре высокого порядка. Такая структура, известная как хроматин, состоит из ДНК, обернутой вокруг определенных белков, гистонов. Функция хроматина состоит в том, чтобы эффективно упаковывать ДНК и защищать структуру и последовательность ДНК.

Регуляция гистоновых белков позволяет нитям ДНК становиться более плотно или слабо скрученными во время процессов репликации ДНК и экспрессии генов. Однако могут возникнуть проблемы, когда гистоны слипаются или переплетаются нити ДНК. Неправильная регуляция структур хроматина может привести к аберрантной экспрессии генов и в конечном итоге привести к нарушениям развития или раку. Определенные белки отвечают за добавление и удаление гистонов в процессе упаковки ДНК. Таким образом, они также играют ключевую роль в работе хроматина.

Исследование было сосредоточено на ATAD2 (также называемом ANCCA), который участвует в регуляции плотности нуклеосом. Он избыточно экспрессируется при различных формах рака и связан с плохим прогнозом у пациента. В результате возникла потребность в разработке терапевтических средств, нацеленных на белок ATAD2, и некоторые клинические испытания уже ведутся. Тем не менее, на сегодняшний день никакой конкретной информации о структуре и функции гена ATAD2.

Благодаря использованию криоэлектронной микроскопии (Cryo-EM), которая позволяет непосредственно наблюдать белки в атомных деталях, исследовательская группа определила структурные детали белка ATAD2. Они представили крио-ЭМ структуры АТФазы семейства ATAD2 для атомного разрешения в трех различных нуклеотидных состояниях, выявив уникальные структурные особенности, необходимые для нагрузки гистонов на ДНК, и непосредственно визуализировали переходы Abo1 из асимметричной спирали (состояние АТФ) в симметричное кольцо (ADP- и апо-состояния) с помощью высокоскоростной атомно-силовой микроскопии (HS-AFM).

«Это исследование раскрывает структуру и механизм белка благодаря использованию передовых биофизических методов, таких как Cryo-EM, - говорит профессор Ли. - Это ускорит разработку лекарств, ориентированных на ATAD2».

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200309110244.htm