Механизмы репликации ДНК: исследование

от

ДНК, упакованная в каждой клетке человека, содержит инструкции для жизни, записанные в миллиардах букв генетического кода. Каждый раз, когда клетка делится, полный код, распределённый между 46 хромосомами, должен быть точно скопирован. Это сложная задача, которая выполняется снова и снова с поразительной точностью.

Десятилетия исследований

Исследования показали, как десятки белков совместно работают для надёжного копирования хромосом. Теперь президент Лаборатории Колд Спринг Харбор (CSHL) Брюс Стиллман и его коллеги обобщили эти результаты, представив всеобъемлющее видение первого этапа: стадии «лицензирования», на которой множество стартовых точек для репликации ДНК на всех хромосомах собираются в важный механизм, называемый пререпликативным комплексом (pre-RC). Это похоже на лицензию на саму жизнь.

Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41594-025-01587-5) в журнале Nature Structural & Molecular Biology.

Стиллман изучает репликацию ДНК более 40 лет. «Я сосредоточился на понимании одного из самых фундаментальных процессов в жизни», — говорит он. У людей этот процесс разворачивается миллиарды раз в день. Ошибки могут увеличить риск развития рака, аутизма и [врождённых пороков сердца](https://phys.org/tags/congenital+heart+disease/).

Важные открытия

В течение 1980-х и 1990-х годов лаборатория Стиллмана в CSHL обнаружила важнейшие белки, которые обеспечивают начало репликации ДНК в нужное время и в нужном месте. Одним из его первых соавторов был постдок по имени Джон Диффли.

На протяжении многих лет Диффли руководил собственной лабораторией в Институте Фрэнсиса Крика. Благодаря работе Стиллмана и Диффли учёные теперь знают названия более чем 100 белков, которые [организмам от грибов до человека](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/016895259090305P?via%3Dihub) необходимы для репликации их геномов. Стиллман недавно воссоединился с Диффли, чтобы обобщить все эти знания. Затем они привлекли клеточного биолога и аниматора, доцента Университета Юты Джанет Иваса, чтобы воплотить эти знания в жизнь.

Почему жизнь требует сложного механизма, такого как pre-RC?

Всё дело в эффективности. «Только в [костном мозге](https://phys.org/tags/bone+marrow/) каждую минуту рождается около 500 миллионов клеток, каждой из которых требуется дублирование более 2 метров ДНК», — объясняет Стиллман. Если бы хромосомы копировались от начала до конца, это заняло бы месяцы. Вместо этого клетки копируют множество сегментов ДНК одновременно.

Для координации различные [стартовые точки](https://phys.org/news/2020-09-replicating-genome-bit.html) отмечены вдоль каждой хромосомы. Маркеры удаляются по мере использования сайтов. Новые метки не могут быть размещены до тех пор, пока клетка не разделится, поэтому каждый сегмент дублируется только один раз за цикл.

Чтение этого — одно, а просмотр — другое. Стиллман говорит, что анимация Иваса предоставляет бесценные образовательные инструменты для выпускников биохимиков на любом этапе карьеры. Они уже вдохновили на новые эксперименты в его лаборатории, проверяющие, как pre-RC устанавливаются у разных видов.

На протяжении своей долгой карьеры Стиллман призывал коллег, исследующих такие фундаментальные процессы, «думать как молекула». Его последняя публикация предлагает новые способы сделать это.

Предоставлено [Лабораторией Колд Спринг Харбор](https://phys.org/partners/cold-spring-harbor-laboratory/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте

Оставьте комментарий