研究揭示了分子马达的内部运作

DNA是紧紧地挤在一个细胞的细胞核。然而,细胞机制需要不断访问基因组信息。LMU团队现在揭示了分子马达的内部运作由蛋白质构成的包并解包的DNA。

高等生物的基因组DNA是压缩在一个高度浓缩的形式被称为染色质。DNA紧密缠绕无数微小的组蛋白线轴称为核小体。一个人类细胞,例如,以这种方式提供大约两米的DNA。然而,必须不断地转录成信使rna基因指导蛋白质合成。此外,整个DNA之前必须复制细胞分裂和DNA损伤需要修理。因此,必须有积极授权访问基因组的方法。

这是当染色质remodelers发挥作用。染色质remodelers有至关重要的作用,因为他们是分子机器:他们拆开并解压段DNA的滑动核小体线轴来回,取代个人组蛋白,释放DNA转录,最后再压实,当工作完成。因为所有这一切发生在一个高度动态的时尚,染色质remodelers启用细胞快速反应改变周围的环境——这适用于啤酒酵母和人类细胞。调节基因的可访问性,染色质remodelers是至关重要的发展和细胞分化;细胞类型定义的组基因表达,remodelers有助于确定细胞的身份。

然而,到目前为止,很少有人了解改造蛋白质是什么样子以及它们如何去做他们做的事情。在分子方面,功能remodelers往往非常大的复合体组成许多不同的蛋白质成分,其协调行动使他们类似于分子机器。这些特性也使它很难确定他们的详细结构。但教授领导的研究小组供职效果,握着一把椅子在LMU结构分子生物学基因中心已经使用低温电子显微镜的三维结构重建nucleosome-sliding改造INO80(这本身包含15子单元)绑定到一个单一的核小体。“即使创新方法,最好的可用的技术和强化团队合作,我们总是工作在最前沿,”塞巴斯蒂安Eustermann博士说,他们计算出复杂的分子结构的基础上电子显微图成千上万的个人情结。

通过分析图像随机取向的观点INO80和核小体之间形成复杂的电子显微图,效果和他的团队已经拼凑出它的结构在一项决议已经很少了染色质大小相当的复杂。这使得研究人员解开错综复杂的相互作用的改造与衬底DNA后台打印在组蛋白和解剖整个机械是如何工作的。

从生物化学的角度来讲,remodelers负责重型以及任务。执行这些任务,他们必须执行“大型构象变化,以惊人的精度,进行“Eustermann说。为了改变核小体的相对位置,INO80复杂必须首先削弱nucleosomal组蛋白与DNA之间的联系。分子马达的一部分INO80复杂的局部分离的双链DNA核小体。在这一过程中,它逐渐打破了联系人通常保持DNA紧密缠绕组蛋白粒子。

电机单元提要DNA核小体。这导致瞬态形成的双链DNA循环可能是一个重要的中间在复杂的重构核小体上的反应。一方面,循环暴露一些组蛋白蛋白质可以被其他组蛋白形成不同类型的核小体。另一方面,循环最终经过另一个亚基,然后机器作为一个棘轮,使核小体DNA“移动”。在整个开箱过程中,其他子单元复杂的服务支持和稳定部分剥蚀的核小体本身。

复杂的结构显示在新的研究启示了染色质remodelers的功能和作用方式。这些分子机器细胞的运作中扮演一个重要组成部分,维护的灵活性染色质反应,从而使遗传装置动态改变代谢的需求。“我们的研究结果提供了第一个有根据的的照片如何做到这一点,“效果说。“此外,近来变得明显,remodelers在肿瘤发生中发挥核心作用,因为他们经常misregulated肿瘤组织。所以结构和机械的见解的功能将是至关重要的未来发展新疗法的癌症,”他补充道。