Los científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong HKUST y la Universidad de Tsinghua han resuelto la estructura del Complejo MCM2-7, que desempeña un papel clave en la desestabilización y desenrollado del ADN dúplex durante la replicación del ADN.
Hace más de 60 años, cuando Francis Crick y James D. Watson resolvieron la estructura del ADN helicoidal dúplex, el material genético encontrado en todos los organismos vivos, predijeron que copiar el ADN requiere la separación de las dos cadenas complementarias para que cada una pueda servircomo plantilla para la replicación del otro. Desde entonces, el mecanismo y las enzimas involucradas en la fusión inicial desestabilización del ADN han sido un problema sobresaliente para los biólogos.
Durante más de tres décadas desde que el profesor Bik Tye vinculó el papel del complejo MCM2-7 con la replicación del ADN, los investigadores han intentado dilucidar la estructura del Complejo MCM2-7 sin mucho éxito. Los intentos de cristalizar el Complejo fueron inútiles,y la calidad de imagen del Complejo ha sido primitiva en el mejor de los casos.
La solución al problema vino después de los recientes avances en Cryo Electron Microscopy CEM. Utilizando tecnología CEM de última generación, el equipo de científicos dirigido por el profesor Bik Tye en HKUST y el profesor Ning Gao en TsinghuaUniversity resolvió la estructura del complejo MCM2-7 a 3.8 Å, una resolución asombrosa que no se había logrado antes. Nuevos avances en cryo-EM que incluyen microscopios electrónicos más potentes, mejores detectores, cámaras más rápidas y algoritmos más sofisticados para la reconstrucción de imágenes.permitir la resolución de grandes estructuras complejas cerca del rango atómico.
Sus hallazgos fueron publicados en el sitio web de la revista Naturaleza el 29 de julio de 2015.
El complejo MCM2-7 consta de una familia de seis subunidades proteicas altamente conservadas pero no idénticas que forman una estructura de anillo que rodea el ADN dúplex. Cada una de estas subunidades proteicas está altamente conservada de la levadura al humano. Aunque el estudio se llevó a caboen levadura, la información derivada del complejo de levadura también se aplica a los humanos.
"La característica más llamativa de la estructura compleja MCM2-7 es que los dos anillos forman un dímero inclinado y retorcido a través de su dominio N-terminal", dice el profesor Tye. "El canal central, formado por estos dos anillos escalonados, tienecuatro puntos de constricción que restringirían el movimiento del ADN dúplex con apretones apretados y un doblez en la interfaz de los dos anillos que deformarían el ADN unido ".
Estos y otros detalles de la estructura fina del complejo MCM2-7 instruyen la función del complejo MCM2-7 en la fusión del ADN. Primero, el ADN deformado en la interfaz retorcida de los dos anillos serviría como un centro de nucleación para el ADNdesestabilización. En segundo lugar, el apretado agarre de ADN dúplex en cada extremo por cada hexámero deformaría aún más el ADN en el punto de nucleación si giraran uno contra el otro.aún más: este modelo propuso que los cambios conformacionales alostéricos después de la activación del complejo MCM2-7 por las quinasas reguladas por el ciclo celular provoquen la desestabilización del ADN.
"Siempre hemos tenido la idea y el problema, pero la experiencia adecuada para hacer imágenes de alta resolución del Complejo ha sido un obstáculo", dice el Dr. Yuanliang Zhai de HKUST, coautor del artículo ". Colaboración con el profesorNing Gao, de la Universidad de Tsinghua, cuyo equipo proporcionó la tecnología CEM, fue instrumental. La estructura tridimensional de alta resolución fue reconstruida a partir de más de 80K imágenes 2-D que fueron seleccionadas entre más de 350K imágenes recopiladas ". El Dr. Zhai tomó más de un añopara perfeccionar la purificación de grandes cantidades del Complejo hasta la homogeneidad.
Después del avance, el siguiente paso para los investigadores es analizar las funciones mecanicistas del complejo MCM2-7, que hasta ahora han sido difíciles de alcanzar para muchos científicos.
"Ahora que tenemos una imagen clara de la estructura del Complejo, podemos predecir con mayor precisión la función de esta máquina universal que desenrolla el ADN dúplex para copiar la información genética", dice el profesor Tye.
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Materiales proporcionados por Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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