Nuevas imágenes de primer plano de las proteínas que copian el ADN dentro del núcleo de una célula han llevado a un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de los EE. UU., La Universidad Stony Brook, la Universidad Rockefeller y la Universidad de Texas a proponer unnuevo mecanismo de funcionamiento de esta maquinaria molecular. Los científicos estudiaron las proteínas de las células de levadura, que comparten muchas características con las células de organismos complejos como los humanos, y podrían ofrecer una nueva visión de las formas en que la replicación del ADN puede salir mal.
"la replicación del ADN es una fuente importante de errores que pueden conducir al cáncer", explicó Huilin Li, bióloga con una cita conjunta en Brookhaven Lab y Stony Brook University y autor principal en un documento que describe los nuevos resultados Naturaleza, biología estructural y molecular . "Todo el genoma, los 46 cromosomas, se replican cada pocas horas en la división de las células humanas", dijo Li, "por lo que estudiar los detalles de cómo funciona este proceso puede ayudarnos a comprender cómo se producen los errores".
La investigación se basa en el trabajo previo de Li y otros, incluida la colaboración del año pasado con el mismo equipo que produjo las primeras imágenes del complejo completo de la proteína que copia el ADN, llamado replisoma. Ese estudio reveló una sorpresa sobre la ubicación delas enzimas que copian el ADN y las ADN polimerasas. Este nuevo estudio amplía los detalles a nivel atómico de la porción "helicasa" del complejo proteico, la parte que rodea y divide la doble hélice del ADN para que las polimerasas puedan sintetizar dos cadenas hijascopia de los dos hilos parentales separados de la "escalera retorcida"
Los científicos produjeron imágenes de alta resolución de la helicasa utilizando una técnica conocida como microscopía crioelectrónica cryo-EM. Una ventaja de este método es que las proteínas se pueden estudiar en solución, que es cómo existen en las células.
"No tiene que producir cristales que bloqueen las proteínas en una posición", dijo Li. Eso es importante porque la helicasa es una "máquina" molecular hecha de 11 proteínas conectadas que deben ser flexibles para funcionar ".para poder ver cómo se mueve la molécula para comprender su función ", dijo Li.
El uso de software de computadora para ordenar las imágenes reveló que la helicasa tiene dos conformaciones distintas: una con componentes apilados de forma compacta y otra donde parte de la estructura está inclinada en relación con una base más "fija".
La vista a nivel atómico permitió a los científicos mapear las ubicaciones de los aminoácidos individuales que componen el complejo helicasa en cada conformación. Luego, combinando esos mapas con el conocimiento bioquímico existente, se les ocurrió un mecanismo de cómo la helicasatrabajos.
"Una parte se une y libera energía de una molécula llamada ATP. Convierte la energía química en una fuerza mecánica que cambia la forma de la helicasa", dijo Li. Después de expulsar el ATP gastado, el complejo de helicasa vuelve a suforma original para que pueda entrar una nueva molécula de ATP y comenzar el proceso nuevamente.
"Se ve y funciona de manera similar a una plataforma petrolera de pumpjack de estilo antiguo, con una parte del complejo de proteínas formando una plataforma estable, y otra parte balanceándose hacia adelante y hacia atrás", dijo Li. Cada movimiento de balanceo podría separar las cadenas de ADN ymovió la helicasa a lo largo de la doble hélice de forma lineal, sugirió.
Este mecanismo de translocación lineal parece ser bastante diferente de la forma en que se cree que funcionan las helicasas en organismos más primitivos como las bacterias, donde se cree que todo el complejo gira alrededor del ADN, dijo Li. Pero hay alguna evidencia bioquímica que respaldala idea del movimiento lineal, incluido el hecho de que la helicasa todavía puede funcionar incluso cuando la mutación elimina la actividad de hidrólisis de ATP de algunos, pero no todos, los componentes.
"Reconocemos que esta propuesta puede ser controvertida y no está realmente probada en este momento, pero la estructura da una indicación de cómo funciona este complejo de proteínas y estamos tratando de darle sentido", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Brookhaven . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :