DNA是緊緊地?cái)D在一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核。然而,細(xì)胞機(jī)制需要不斷訪問(wèn)基因組信息。LMU團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在揭示了分子馬達(dá)的內(nèi)部運(yùn)作由蛋白質(zhì)構(gòu)成的包并解包的DNA。

高等生物的基因組DNA是壓縮在一個(gè)高度濃縮的形式被稱為染色質(zhì)。DNA緊密纏繞無(wú)數(shù)微小的組蛋白線軸稱為核小體。一個(gè)人類細(xì)胞,例如,以這種方式提供大約兩米的DNA。然而,必須不斷地轉(zhuǎn)錄成信使rna基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。此外,整個(gè)DNA之前必須復(fù)制細(xì)胞分裂和DNA損傷需要修理。因此,必須有積極授權(quán)訪問(wèn)基因組的方法。

這是當(dāng)染色質(zhì)remodelers發(fā)揮作用。染色質(zhì)remodelers有至關(guān)重要的作用,因?yàn)樗麄兪欠肿訖C(jī)器:他們拆開并解壓段DNA的滑動(dòng)核小體線軸來(lái)回,取代個(gè)人組蛋白,釋放DNA轉(zhuǎn)錄,最后再壓實(shí),當(dāng)工作完成。因?yàn)樗羞@一切發(fā)生在一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的時(shí)尚,染色質(zhì)remodelers啟用細(xì)胞快速反應(yīng)改變周圍的環(huán)境——這適用于啤酒酵母和人類細(xì)胞。調(diào)節(jié)基因的可訪問(wèn)性,染色質(zhì)remodelers是至關(guān)重要的發(fā)展和細(xì)胞分化;細(xì)胞類型定義的組基因表達(dá),remodelers有助于確定細(xì)胞的身份。

然而,到目前為止,很少有人了解改造蛋白質(zhì)是什么樣子以及它們?nèi)绾稳プ鏊麄冏龅氖虑?。在分子方?功能remodelers往往非常大的復(fù)合體組成許多不同的蛋白質(zhì)成分,其協(xié)調(diào)行動(dòng)使他們類似于分子機(jī)器。這些特性也使它很難確定他們的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。但教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組供職效果,握著一把椅子在LMU結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)基因中心已經(jīng)使用低溫電子顯微鏡的三維結(jié)構(gòu)重建nucleosome-sliding改造INO80(這本身包含15子單元)綁定到一個(gè)單一的核小體。“即使創(chuàng)新方法,最好的可用的技術(shù)和強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)合作,我們總是工作在最前沿,”塞巴斯蒂安Eustermann博士說(shuō),他們計(jì)算出復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上電子顯微圖成千上萬(wàn)的個(gè)人情結(jié)。

通過(guò)分析圖像隨機(jī)取向的觀點(diǎn)INO80和核小體之間形成復(fù)雜的電子顯微圖,效果和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)拼湊出它的結(jié)構(gòu)在一項(xiàng)決議已經(jīng)很少了染色質(zhì)大小相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。這使得研究人員解開錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用的改造與襯底DNA后臺(tái)打印在組蛋白和解剖整個(gè)機(jī)械是如何工作的。

從生物化學(xué)的角度來(lái)講,remodelers負(fù)責(zé)重型以及任務(wù)。執(zhí)行這些任務(wù),他們必須執(zhí)行“大型構(gòu)象變化,以驚人的精度,進(jìn)行“Eustermann說(shuō)。為了改變核小體的相對(duì)位置,INO80復(fù)雜必須首先削弱nucleosomal組蛋白與DNA之間的聯(lián)系。分子馬達(dá)的一部分INO80復(fù)雜的局部分離的雙鏈DNA核小體。在這一過(guò)程中,它逐漸打破了聯(lián)系人通常保持DNA緊密纏繞組蛋白粒子。

電機(jī)單元提要DNA核小體。這導(dǎo)致瞬態(tài)形成的雙鏈DNA循環(huán)可能是一個(gè)重要的中間在復(fù)雜的重構(gòu)核小體上的反應(yīng)。一方面,循環(huán)暴露一些組蛋白蛋白質(zhì)可以被其他組蛋白形成不同類型的核小體。另一方面,循環(huán)最終經(jīng)過(guò)另一個(gè)亞基,然后機(jī)器作為一個(gè)棘輪,使核小體DNA“移動(dòng)”。在整個(gè)開箱過(guò)程中,其他子單元復(fù)雜的服務(wù)支持和穩(wěn)定部分剝蝕的核小體本身。

復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顯示在新的研究啟示了染色質(zhì)remodelers的功能和作用方式。這些分子機(jī)器細(xì)胞的運(yùn)作中扮演一個(gè)重要組成部分,維護(hù)的靈活性染色質(zhì)反應(yīng),從而使遺傳裝置動(dòng)態(tài)改變代謝的需求。“我們的研究結(jié)果提供了第一個(gè)有根據(jù)的的照片如何做到這一點(diǎn),“效果說(shuō)。“此外,近來(lái)變得明顯,remodelers在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮核心作用,因?yàn)樗麄兘?jīng)常misregulated腫瘤組織。所以結(jié)構(gòu)和機(jī)械的見解的功能將是至關(guān)重要的未來(lái)發(fā)展新療法的癌癥,”他補(bǔ)充道。