タンパク質は、分子のマジックテープにDNAを変換

condensinsと呼ばれるタンパク質は、染色体のハウスキーピングプロセスの様々な重要ですが、それらの機能の背後にあるメカニズムはほとんど知られている。研究者が交互に伸ばし、添付condensinsとDNAの単一分子を圧縮したとき、彼らはマジックテープの解凍に似て"、をクリック"DNAは、段階的に拡張することがわかった。

接続されているコンデンシンのタンパク質との単一のDNA分子の成功した操作がセル内の染色体を処理する機械を探索する同様の戦略を使って考えることがもっともらしいなり、調査の年長の著者の一人、言ったカルロスブスタマンテ 、 ハワードヒューズ医学研究所の研究者は、カリフォルニア大学バークレー校。

バークレーでブスタマンテ、ライアンB.のケース、ニコラスR. Cozzarelliとその同僚は、 科学ジャーナルから選択した記事の急速な電子出版物を提供するScience Expressに 、で、2004年6月3日に調査結果を発表した。

"今までは、少しはcondensinsの機能については知られていた、"Bustamante氏は述べた。 "それは蛋白質の遺伝子をノックアウトした場合、染色体は細胞分裂に適切に分離するために失敗したことが知られていた。 1つの娘細胞はすべてDNAと他のどれを受け取ることがあります。"

ブスタマンテと彼の同僚は、condensinsは2つのらせん状の分子の絡み合い発生するDNA、の"超らせん形成"誘導するために登場したという証拠を提供する研究者の別のグループによる以前の研究に留意した。

"我々は本当にDNAにこのタンパク質の効果のメカニズムを理解することができるかどうかを確認するために、単一分子アッセイを開発しようとすることを決めた、"Bustamante氏は述べた。 "このタンパク質の活性のためのバルクアッセイがなかったにもかかわらず、我々は、多分私達は幸運と単一分子レベルでいくつかのアクティビティを観察すると思った。"

研究者は細菌E.で見つかったコンデンシンの型でも使用大腸菌 。彼らの実験手順は、マイクロピペットに吸引が保持している小さなプラスチックビーズにDNA分子の一方の端を接続する構成されていました。そして、彼らはそれを過ぎて液体を流すことによって拡張するためにDNA分子を生じ、細菌のコンデンシンのタンパク質を含む溶液にさらされる。研究者は、次のソリューションへのエネルギー含有分子ATPを追加しました。 ATPを添加した後、彼らは別のプラスチックビーズでコンデンシン処理DNA分子の一方の端を捕捉し、正確に測定された力でDNAを引っ張らないように進んだ。

"我々は、DNA分子は、コンデンシンのタンパク質の存在下で大幅に短くなっていたことが判明、"Bustamante氏は述べた。 "そして、我々は慎重にそれを離れて引っ張って始めたとき、我々はそれがマジックテープの解凍のクリッククリッククリックと同様に、力の鋸歯パターンに拡張しました。

"我々は非常に驚いたことに、再び二回目を引かれると、プロセスは鋸歯パターンで同様にすべての歯を再現。我々はそのようなものを見たことがなかった。私たちは本当に我々が唯一のDNAの伸張のノイズを見ていたが、その代わりに我々は鋸歯パターンの完全なレジストリを見ていたと考え、"Bustamante氏は述べた。

その完璧な再現性が強く、彼らは明確に定義された組織と凝縮構造を見ていたことブスタマンテと彼の同僚に提案した。 "我々はそれを取り出して、それを緩和するたびに、分子が同じ初期または圧縮された形に戻ることができた、"Bustamante氏は述べた。実際には、研究者は、拡張子と結露毎回の同じ鋸歯パターンを見て、時代の同じDNA分子の数十を引っ張られ、リラックス。

彼らはまた、エネルギー含有ATP分子はむしろ縮合反応のためのエネルギーを提供するよりも、規制の役割を果たすように見えたことがわかった。研究者が解からすべての余分なATPを除去するとき、彼らはコンデンシンのタンパク質が機能し続けたことがわかった。 "我々は蛋白質がATPにそれが凝縮されるたびに燃えていたモーターのような多くであると予想されるため、発見が、大きな驚きだったこと、"Bustamante氏は述べた。また、彼らは溶液から過剰なタンパク質を除去するときに、結合したタンパク質は、DNAの張力が低下したときにDNAを再び凝結させることができた。