I ricercatori identificano il nuovo meccanismo per l'accesso del DNA nocivo

La luce UV danneggia il DNA delle cellule epiteliali, che possono piombo al cancro di interfaccia. Ma questo trattamento è neutralizzato dal macchinario della riparazione del DNA, fungente da protezione solare molecolare. È stato poco chiaro, tuttavia, come le proteine della riparazione lavorano a DNA imballato strettamente in cromatina, in cui l'accesso a danno del DNA è limitato imballando della proteina. Facendo uso di microscopia elettronica di cryo, i ricercatori dal gruppo di Thomä all'istituto di Friedrich Miescher per la ricerca biomedica (FMI) hanno identificato un nuovo meccanismo con cui le proteine della riparazione individuano e legano il DNA nocivo che è imballato densamente nei nucleosomes.

La luce ultravioletta (UV) danneggia il DNA, producendo le piccole lesioni. Queste lesioni UV in primo luogo sono individuate da un complesso della proteina conosciuto come UV-DDB e - una volta che le lesioni sono state identificate - il resto dei basculaggi asse verticali del macchinario della riparazione del DNA in atto. La domanda è, come può UV-DDB legare alle lesioni quando il DNA è arrotolato intorno alla memoria della proteina dell'istone di cosiddetto nucleosome (l'unità di base di cromatina - l'imballaggio del DNA dei cromosomi eucariotici)?

Per accedere, UV-DDB precedentemente è stato pensato per richiedere l'assistenza delle proteine supplementari che spostano il nucleosome. I ricercatori dal gruppo piombo da Nicolas Thomä ora hanno trovato che le proteine supplementari non sono necessariamente necessarie individuare dalle le lesioni indotte da UV; invece, il complesso di UV-DDB approfitta della dinamica intrinseca di DNA nucleosomal. Il fattore della riparazione del DNA sembra catturare le lesioni UV quando sono temporaneamente accessibili.

Nel loro studio pubblicato in natura, gli scienziati hanno determinato le varie strutture tridimensionali (3D) del limite di UV-DDB alle lesioni alle posizioni differenti intorno al nucleosome, facendo uso di microscopia dell'cryo-elettrone - una tecnica che permette che la struttura 3D delle biomolecole sia visualizzata con il dettaglio atomico. I ricercatori hanno concluso che le strategie di rilevazione di danno dipendono da dove la lesione del DNA è individuata. Nel caso delle lesioni “accessibili„, che possono direttamente essere contattate, UV-DDB lega strettamente alla lesione. Il riconoscimento delle lesioni “occluse„ (che affrontano la memoria della proteina dell'istone del nucleosome) richiede gli ulteriori passi: UV-DDB lega le lesioni UV quando sono esposte temporaneamente con la dinamica naturale del nucleosome. Uno degli autori principali, Syota Matsumoto, spiega: “Per visualizzare che cosa accade al livello molecolare, immagini che un pezzo di stringa abbia avvolto una bobina, che diventa accessibile quando è tirata in avanti o indietro un po'.„

I ricercatori hanno chiamato il meccanismo della lettura “l'sito-esposizione diapositiva-assistita„ di danno del DNA. Questo nuovo meccanismo funziona indipendentemente dalle imprese di ristrutturazione della cromatina e non richiede l'energia chimica di fare scorrere o spostare i nucleosomes.

Uno degli autori principali, Syota Matsumoto, osservazioni:

Nel passato, i nucleosomes erano probabilmente un ostacolo importante per le proteine dell'DNA-associazione. Nel nostro studio, indichiamo che non sono e che il sistema è adattato per legare le lesioni UV laddove essi è. Che cosa fa questo studio realmente potente è il fatto che il meccanismo che abbiamo identificato potrebbe essere usato molto bene da molti altri tipi di proteine dell'DNA-associazione. Il DNA nucleosomal d'accesso è non solo fondamentale per la riparazione del DNA, ma è pertinente per tutte le proteine che legano a cromatina. Con il nostro studio, definiamo una strategia precedentemente sconosciuta per i modelli chromatinized del DNA di accesso della proteina.„

Sorgente:

Istituto di Friedrich Miescher

Riferimento del giornale:

Matsumoto, 2019) rilevazioni di danno del DNA dello S. et al. (nei nucleosomes comprende lo spostamento del registro del DNA. Natura. doi.org/10.1038/s41586-019-1259-3.