Onderzoekers van het Scripps Research Institute hebben uitgezocht hoe een macromoleculaire machine is in staat om de lange en gedraaide knopen van DNA tot rust komen in kern van een cel is zo dat de genetische informatie kan worden 'gelezen' en gebruikt om de synthese van eiwitten, die hebben veel specifieke, directe functies in het lichaam.
De wetenschappers zeggen dat hun bevindingen, gepubliceerd in het 23 november 2008 online nummer van Nature Structural & Molecular Biology, belangrijke nieuwe inzichten bieden in deze kritieke DNA tot rust te komen.
"Dit is een fundamentele processen die plaatsvindt ontelbare keren in elk van onze cellen elke dag, maar hoe het gebeurt niet had begrepen." , zegt de studie hoofdonderzoeker, Francisco Asturias, Ph.D., universitair hoofddocent bij de afdeling Celbiologie aan Scripps Research. "De structuur die we hebben opgelost biedt belangrijke aanwijzingen in een van de eerste stappen in genexpressie regelgeving."
Om dit te bereiken prestatie, de wetenschappers gebruik gemaakt van een techniek genaamd macromoleculaire cryo-elektronenmicroscopie, waarin beelden van de individuele moleculen bewaard bij extreem lage temperaturen worden geregistreerd en gebruikt om de molecuul structuur te bepalen. Met behulp van monsters van de gist Saccharomyces cerevisiae, de wetenschappers waren in staat om duizenden te nemen van individuele foto's van de RSC chromatine remodeling complex-een grote en flexibele eiwitmachine dat de DNA-in afwikkelt complex met het nucleosoom, van de organisatorische eenheid, waarin DNA-strengen worden verpakt.
De wetenschappers vervolgens gebruikt wiskunde en intensieve digitale verwerking om te vertalen wat waren twee-dimensionale foto's van enkele RSC moleculen in een gedetailleerd beeld van de drie-dimensionale moleculaire machine op het werk.
"Opmerkelijk Uitpakken en verpakken"
Het begrijpen van de complexiteit van het proces, is het belangrijk om te weten dat als het DNA in elke cel werden uitgerekt, het zou meer dan drie meter lang, en gelet op de biljoenen cellen in een menselijk lichaam, is berekend dat een enkel individu het DNA zou kunnen gaan om de afstand tot de zon en terug vele malen te dekken.
Dus DNA moet worden verpakt in nette weinig chromosomen. Het DNA in elk gen eerste assembleert in wat eruit ziet als een kralensnoer: de string is het DNA en compact zijn lengte, is het twee keer gewikkeld rond een spoel-achtige kralen van histon-eiwit, met een nucleosoom te vormen. Maar er is zo veel DNA in een enkel gen, dat elk gen is verpakt in een ketting van nucleosomen op een DNA-string. Deze kralen worden dan verder samengeperst in gedraaide touwen, die uiteindelijk vorm chromatine, waarbij DNA is ongeveer 10.000 keer verdicht van de uitgebreide lengte.
Wat de Scripps Research wetenschappers omschreven te doen is om de manier waarop de RSC complex afgewikkeld DNA te begrijpen van de vele histon kralen binnen een gen, zodat andere moleculaire machines kan de genetische code te lezen.