• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Cząsteczka zatrzymująca replikację DNA

    09.11.2008. 11:27
    opublikowane przez:

    Podczas gdy dzieląca się komórka podwaja ilość swojego materiału genetycznego, molekularna maszyneria zwana klamrą DNA, która przesuwa się wzdłuż podwójnej helisy DNA, jest wiązana z białkami przeprowadzającymi replikację. Badacze z laboratorium Michaela O'Donnella na Uniwersytecie Rockefellera, inwestora Howard Hughes Medical Institute, odkryli małą cząsteczkę, która zatrzymuje przesuwanie się klamry podczas jej drogi wzdłuż DNA " donosi ScienceDaily.

    Badania te pozwolą naukowcom lepiej poznać proteiny odpowiedzialne za replikację DNA i ostatecznie przewidzieć podstawę pod rozwój lepszych antybiotyków.

    Proces ten jest podobny do otwierania zamka błyskawicznego: klamra przesuwa się wzdłuż podwójnej helisy DNA podczas gdy zespół białek współdziała w celu rozplecenia dwóch łańcuchów. Proteiny nazywane proteazami przyłączają się do swojego rodzaju wzorcowej taśmy montażowej, którą stanowi ciąg nukleotydów (cząsteczek budujących DNA) zorganizowaną w pojedynczy łańcuch, i zamieniają pojedynczy łańcuch w podwójną helisę DNA. Odbywa się to poprzez dobudowanie nici komplementarnej, do już istniejącej, wzorcowej nici stanowiącej matrycę. Poznanych zostało pięć bakteryjnych polimeraz DNA (organizmy wyższe, na przykład ludzie, posiadają ich więcej), ale tylko jedna, polimeraza III (pol III) jest odpowiedzialna za replikację chromosomu. Inne zaangażowane są w naprawę DNA.

    W celu lepszego zrozumienia funkcji pozostałych polimeraz, O'Donnell i jego koledzy z Uniwersytetu Rockefellera użyli kombinacji technik biochemicznych w celu zindentyfikowania małych cząsteczek przeciwdziałających wiązaniu się polimerazy do beta - klamry. Z pomocą badaczy z Rockefeller High Throughput Screening Resource Center, współautorki Roxana E. Georgescu i Olga Yurieva, współpracują z laboratorium O'Donnella, przebadały 30 tys. komponentów używając w tym celu techniki nazywanej anizotropią fluorescencyjną. Georgescu i Yurieva poszukiwały komponentów, które zakłócają interakcję znakowanego fluorescencyjnie peptydu z rejonami klamry DNA wiążącymi peptyd. Ponieważ peptyd jest mały a klamra duża, sygnał emitowany przez fluorofor jest bardzo odmienny.

    Georgescu i Yurieva zindentyfikowały jeden komponent, nazwany RU7, który w zróżnicowany sposób zatrzymuje działanie polimerazy II, III i IV. RU7 nie inhibuje działania polimerazy IV w całości, w przeciwieństwie do polimerazy III.

    Badacze użyli krystalografii roentgenowskiej aby porównać jak RU7 i polimerazy II, III i IV wiążą się z klamrą DNA. Zauważyli, że RU7 i wszystkie trzy polimerazy wiążą się do tego samego rejonu klamry wiążącego peptyd w tym samym momencie, ale robią to na różne sposoby.

    “Rola polimerazy III w replikacji została bardzo dobrze poznana, lecz role innych polimeraz nie", informuje O'Donnell. ''RU7 może być ważnym narzędziem jako chemiczna sonda pomocna dla lepszego zrozumienia funkcji polimerazy II i IV w normalnie rosnącej komórce i w odpowiedzi do uszkodzenia DNA.

    Ponieważ RU7 zatrzymuje replikację bakteryjnego DNA przez zakłócanie pracy polimerazy III, ale nie wpływa na replikację DNA w drożdżach, które używają takiej samej maszynerii molekularnej jak ludzie " badania O'Donnella sugerują, że RU7 może stanowić punkt wyjściowy do projektowania antybiotyków. Kolejne ulepszanie, na przykład przez dodawanie atomów, które pozwolą komponentowi wpasować się w drugi rejon wiążący, może nawet zwiększyć potencjał RU7.

    Więcej w J. angielskim można znaleźć na:
    http://www.sciencedaily.com/releases/2008/10/081030200212.htm

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Białka wiążące DNA – szeroka klasa białek posiadających motywy strukturalne pozwalające im na wiązanie się do dwu- lub jednoniciowego DNA. Przykładem takich białek mogą być czynniki transkrypcyjne, których funkcją jest regulacja ekspresji genów oraz niektóre polimerazy zależne od kwasów nukleinowych, zaangażowane w replikację DNA i transkrypcję na mRNA. Polimerazy (EC 2.7.7.6/7/19/48/49) – enzymy mające zdolność syntezy nici komplementarnej na matrycy pojedynczej nici kwasu nukleinowego. Polimerazy występują u wszystkich organizmów żywych. Białko prokariotyczne wiążące jednoniciowy DNA (z ang. SSB - Single Stranded Binding Protein) - białko, które po rozpleceniu helisy DNA przez helikazę przyłącza się do jednoniciowego DNA zapobiegając ponownej asocjacji nici, tak więc rozpleciona nić jest dostępna dla polimerazy DNA, która wymaga jednoniciowego DNA, jako matrycy do replikacji DNA.

    Mutacja dynamiczna – mutacja polegająca na powieleniu się (ekspansji) fragmentu genu, zwykle o długości 3-4 nukleotydów. Jedną z prawdopodobnych przyczyn tej mutacji jest zjawisko poślizgu polimerazy DNA podczas replikacji DNA. Replisom lub primosom/prymosom (aparat replikacyjny) - kompleks białkowy rozpoczynający i kontynuujący replikację DNA poprzez rozwijanie widełek replikacyjnych. Składa się z wielu białek, m.in. polimerazy DNA III, primazy, inicjatorowego białka DnaA, białka DnaB (helikazy) i białka DnaC.

    In situ RT-PCR (Reverse Transcription) – zmodyfikowana wersja reakcji PCR, w której mRNA zostaje przepisane na cDNA za pomocą enzymu odwrotnej transkryptazy, następnie cDNA jest powielane przy użyciu starterów i z udziałem polimerazy. Reakcja in situ PCR jest techniką pozwalającą na przeprowadzenie reakcji w tkance bez naruszania jej struktury np. na preparacie mikroskopowym. Replikacja semikonserwatywna - sposób replikacji cząsteczki DNA; w nowej cząsteczce DNA (po replikacji) jedna nić pochodzi ze starej cząsteczki DNA, a druga (nowa) nić jest dobudowana na zasadzie komplementarności. Synteza nowych nici może zachodzić tylko z udziałem nici rodzicielskich, służących jako matryce. W procesie tym wykorzystuje się zdolność zasad azotowych, wchodzących w skład nukleotydów, do tworzenia komplementarnych par. Dzięki tej właśnie własności wystarczy rozplątać podwójną helisę DNA, następnie do uwolnionych w ten sposób nici dobudować komplementarne nukleotydy, aby otrzymać dwie identyczne cząsteczki DNA (każda z otrzymanych w ten sposób cząstek będzie miała jedną nić rodzicielską i jedną dosyntetyzowaną na nowo). We wszystkich organizmach replikacja DNA jest zawsze semikonserwatywna, co udowodniono, stosując metodę znakowania DNA różnymi izotopami.

    Promotor – odcinek DNA, położony zazwyczaj powyżej sekwencji kodującej genu, który zawiera sekwencje rozpoznawane przez polimerazę RNA zależną od DNA. Po połączeniu się polimerazy RNA z promotorem rozpoczyna się transkrypcja (proces przepisywania informacji genetycznej z DNA na RNA). Promotory eukariotyczne zawierają także sekwencje rozpoznawane przez czynniki transkrypcyjne, które wiążąc się z DNA umożliwiają związanie się polimerazy RNA z nicią DNA i rozpoczęcie transkrypcji. Promotor może mieć długość od kilkudziesięciu do kilkuset nukleotydów. Episom − jest to element genetyczny, plazmid będący autonomiczną cząsteczką DNA, mającą zdolność do samodzielnej replikacji lub integracji z genomem gospodarza oraz replikacji w tym samym czasie co chromosom bakteryjny. Zintegrowana forma plazmidu, może przejść wiele podziałów komórkowych zanim ponownie wytnie się z chromosomu. Przykładem episomu może być plazmid F, który zintegrowany z chromosomem może powodować przeniesienie całego chromosomu bakteryjnego do komórki biorcy.

    Okienko serologiczne - jest to przedział czasu od chwili zakażenia do możliwości wykrycia tego zakażenia przez laboratorium za pomocą oznaczania obecności przeciwciał (na przykład za pomocą testu ELISA); inaczej okres od początku infekcji do wytworzenia przez organizm wykrywalnego stosowanymi w diagnostyce metodami miana przeciwciał zwalczających dany antygen. W przypadku HIV może trwać to kilka tygodni. Wcześniej chorobę można wykryć np. badaniami na obecność materiału genetycznego wirusa, np. metodą PCR. W okresie okienka serologicznego osoba może zakażać innych - już po 48 godz. od swojego zakażenia.

    Replikacja DNA − proces, w którym podwójna nić DNA (podwójna helisa) ulega skopiowaniu. Replikacja jest semikonserwatywna (półzachowawcza) - w każdej z dwóch uzyskanych podwójnych nici DNA będzie jedna nić macierzysta i jedna nowa. Nie licząc niewielkiego prawdopodobieństwa (ok. 1 błąd na 10 nukleotydów, dla porównania błąd transkrypcji - 1 na 10) wystąpienia błędu obie cząsteczki DNA będą identyczne. Proces ten zachodzi podczas interfazy (w fazie S).

    Transpozycja − proces przemieszczania się transpozonu na inną pozycje w genomie tej samej komórki. Transpozony czyli ruchome elementy genetyczne, zmieniające swą lokalizację w obrębie genomu, odkryto już w latach 50. XX wieku. Dokonała tego Barbara McClintock za co otrzymała Nagrodę Nobla w 1983 roku. Transpozycja powoduje mutacje i może zmieniać ilość DNA w genomie. W procesie transpozycji niezbędne są enzymy: polimeraza oraz ligaza.

    Dodano: 09.11.2008. 11:27  


    Najnowsze