Teadlased paljastavad DNA parandamise mehhanismi

16. mai 2023 (Nanowerki uudised) Uus uuring lisab esilekerkiva, radikaalselt uue pildi sellest, kuidas bakterirakud parandavad pidevalt oma DNA vigaseid osi. Avaldatud ajakirjas Rakk (“RNA Polymerase Drives Ribonucleotide Excision DNA Repair in E. coli"), kirjeldatakse aruandes DNA parandamise raja taga olevat molekulaarset mehhanismi, mis takistab teatud tüüpi molekulaarse ehitusploki, ribonukleotiidide ekslikku lisamist geneetilistesse koodidesse. Sellised vead on bakterite ja muude organismide koodikopeerimisprotsessis sagedased. Arvestades, et ribonukleotiidide vale inkorporatsioon võib põhjustada kahjulikke DNA koodi muutusi (mutatsioone) ja DNA katkestusi, on kõigil organismidel arenenud DNA parandamise rada, mida nimetatakse ribonukleotiidide ekstsisiooni parandamiseks (RER), mis parandab sellised vead kiiresti. Uuritav ensüüm RNAseHII parandab DNA-d, sõites mööda ensüümi, mis loeb geneetilist koodi, RNA polümeraasi ja lõigates välja (vt käärid) valesti paigutatud kooditähed, kui see "näeb" neid bakterite geneetilises materjalis. (© Cell Press) Eelmisel aastal avaldas NYU Langone Healthi biokeemia ja molekulaarfarmakoloogia osakonna professori Julie Wilson Andersoni doktori Evgeny Nudleri juhitud meeskond kaks analüüsi DNA parandamise kohta elus. E. coli rakud. Nad leidsid, et suurem osa teatud tüüpi DNA kahjustuste (mahukad kahjustused), näiteks UV-kiirgusest põhjustatud kahjustuste parandamine, võib toimuda seetõttu, et kahjustatud koodilõigud on esmalt tuvastatud valgu masinaga, mida nimetatakse RNA polümeraasiks. RNA polümeraas liigub DNA ahelas allapoole, lugedes DNA "tähtede" koodi, kui see transkribeerib juhiseid RNA molekulidesse, mis seejärel suunavad valkude ehitamist. Nudler ja kolleegid leidsid, et selle transkriptsiooniprotsessi käigus leiab RNA polümeraas ka DNA kahjustusi ja toimib seejärel platvormina DNA parandusmasina, mida nimetatakse nukleotiidide ekstsisiooni parandamise (NER) kompleksiks, kokkupanekuks. Seejärel lõikab NER leitud vigase DNA välja ja asendab selle täpse koopiaga. Ilma RNA polümeraasi toimeta esineb elusbakterites vähe NER-i, kui üldse. Nüüd annab uus uuring Cell esimesed tõendid selle kohta, et sarnaselt NER-i rajaga on RER tihedalt seotud transkriptsiooniga. Uuringu autorid leidsid tõendeid selle kohta, et RER-is osalev võtmeensüüm RNaseHII teeb koostööd ka RNA polümeraasiga, kuna see otsib elusate bakterirakkude DNA ahelates valesti inkorporeeritud ribonukleotiide. "Meie tulemused inspireerivad jätkuvalt DNA parandamise valdkonna teatud põhiprintsiipe ümber mõtlema," ütleb Nudler, samuti Howard Hughesi meditsiiniinstituudi uurija. "Edaspidi plaanib meie meeskond uurida, kas RNA polümeraas skannib DNA-d igasuguste probleemide tuvastamiseks ja käivitab genoomi parandamise, mitte ainult bakterites, vaid ka inimrakkudes."

Tipptasemel tehnikad

Ribonukleotiidid (RNA ehitusplokid) ja desoksüribonukleotiidid (DNA komponendid) on omavahel seotud ühendid. Kuna rakud kopeerivad ja ehitavad bakterirakkudes DNA ahelaid, lisavad nad sageli ekslikult desoksüribonukleotiidide asemel DNA ahelatesse ribonukleotiide, kuna need erinevad ainult ühe hapnikuaatomi poolest, väidavad uuringu autorid. Bakterirakkudes teeb DNA polümeraas III teadaolevalt umbes 2,000 sellist viga iga kord, kui ta kopeerib raku geneetilist materjali. Genoomi terviklikkuse säilitamiseks eemaldatakse suurem osa valesti paigutatud ribonukleotiididest RER-raja kaudu, kuid võtmeküsimuseks oli see, kuidas RNaseHII leiab nii kiiresti puutumatute rakuliste DNA koodide "ookeani" keskel suhteliselt haruldasi ribonukleotiidi kahjustusi. Nagu oma 2022. aasta uuringutes, kasutasid teadlased kvantitatiivset massispektromeetriat ja in vivo valgu-valgu ristsidumist, et kaardistada keemiliselt seotud valkude vahemaid, ning nii määrasid RNaseHII ja RNA polümeraasi võtmepinnad, kui nad interakteeruvad elusate bakterirakkudega. Sel viisil tegid nad kindlaks, et enamik RNaseHII molekule seostub RNA polümeraasiga. Lisaks kasutasid nad krüogeenset elektronmikroskoopiat (CryoEM), et tabada RNA polümeraasiga seotud RNaseHII kõrge eraldusvõimega struktuure, et paljastada valgu-valgu interaktsioonid, mis määratlevad RER-kompleksi. Lisaks kahjustasid RER-i struktuuripõhised geneetilised katsed, mis nõrgendasid RNA polümeraasi / RNaseHII interaktsiooni. "See töö toetab mudelit, kus RNaseHII skannib DNA-d valesti paigutatud ribonukleotiidide suhtes, kasutades RNA polümeraasi, kui see liigub mööda DNA-d," ütleb esimese uuringu autor Zhitai Hao, Nudleri labori järeldoktor. "See töö on oluline meie põhiteadmiste jaoks DNA parandamise protsessist ja sellel on kaugeleulatuvad kliinilised tagajärjed."

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Ostke ja müüge IPO-eelsete ettevõtete aktsiaid koos PREIPO®-ga. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63002.php