Los físicos biológicos de la Universidad de Rice tienen una nueva teoría de la mecánica celular que parece cierta.
El laboratorio de arroz de José Onuchic ha determinado la estructura del complejo de proteína de condensina. El trabajo resuelve la controversia sobre si el complejo es un anillo único que enlaza dos cadenas dobles de ADN o una "esposas" molecular compuesta de dos anillos conectados quecada disputa un doble hilo.
El equipo dirigido por la investigadora postdoctoral de Rice, Dana Krepel, utilizó un conjunto de herramientas de análisis de última generación para hacer la llamada: es un solo anillo.
Su trabajo es el primer paso para comprender la actividad de las proteínas sobre la estructura de los cromosomas a lo largo de la mitosis y todas las fases del ciclo de vida celular. Esa comprensión ayudará a los científicos a aprender cómo tratar mejor las enfermedades genéticas, incluido el cáncer.
Los resultados del estudio de dos años del equipo de Rice aparecen en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Condensin hace lo que la palabra sugiere: ayuda a condensar los cromosomas en el núcleo de la célula. Investigaciones recientes han demostrado que la condensina y su cohesina, la proteína asociada, extruyen el ADN. Pero hasta ahora, nadie se ha decidido sobre cómo las proteínas de condensina se unen en sus formas funcionales..
Krepel comenzó su análisis a partir de complejos de condensina bacteriana formados por cinco subunidades, que incluyen dos proteínas de mantenimiento estructural de cromosomas SMC que se unen como una bisagra y proteínas de cleisina largas que forman el resto del anillo. Complejos en núcleos eucariotas humanos- un objetivo para el análisis futuro - son similares a sus contrapartes más arcaicas.
Krepel reconstruyó el rompecabezas combinando y comparando datos existentes sobre las estructuras atómicas y las secuencias genéticas de las proteínas individuales. Las estructuras provienen de la cristalografía de rayos X de fragmentos de proteínas disponibles, y la información de la secuencia a través del análisis de acoplamiento directo DCA, unprograma basado en estadísticas introducido por Onuchic y sus colegas en 2011 que compara los residuos de aminoácidos en las proteínas que coevolucionan.
"Utilizamos DCA para inferir pares de aminoácidos coevolucionantes, y teníamos pequeños fragmentos de fragmentos de proteínas de los experimentos", dijo Krepel. "Ese fue un buen punto de partida, y luego tuvimos que armarlos como un rompecabezas. Nosotrosquería obtener una estructura completa y resolver el conflicto sobre si es un anillo simple o doble "
Saber cómo las proteínas evolucionan juntas fue clave. "Este es un mecanismo modular hecho de muchas proteínas", dijo la investigadora y coautora de Rice, Michele Di Pierro. "Es más fácil cristalizar una proteína, pero es muy difícil descubrir laestructura de todo este complejo. Por eso fue ideal observar la coevolución, lo que nos permite obtener información sobre el complejo incluso si no tenemos la estructura ".
"La coevolución es básicamente una selección natural", agregó Ryan Cheng, también investigador postdoctoral y coautor del artículo. "A medida que se obtienen mutaciones aleatorias, se deben preservar ciertas interacciones para mantener la función de ese complejo".
"Esperamos que cuando estos dos residuos se unan y combinen, evolucionarán juntos", dijo Onuchic. "Si este hace una mutación y tiene una mala reacción, el otro tiene que compensarlo. Dana preguntó sipodemos obtener esta información de secuencia junto con pequeñas estructuras de cristal y determinar estas estructuras gigantescas, y resultó que podemos "
El grupo de Onuchic en el Centro de Física Biológica Teórica de Rice CTBP ha publicado una serie de documentos que extienden sus teorías sobre el plegamiento de proteínas al genoma mucho más grande. Espera que el trabajo en curso revele los mecanismos de la condensina ". Estas cosas tienen que condensar elcromosomas ", dijo." La gente lo sabe. Pero nadie sabe cómo lo hacen ".
Onuchic dijo que los estudios realizados por otros sugieren que la bisagra flexible puede ayudar a abrir y cerrar el anillo, sirviendo como una puerta que permite la entrada y salida de hebras de ADN, un proceso que el estudio de Rice también insinuó. Pero sin conocer la posición de cada molécula enel complejo, no hay forma de entender completamente su función y dinámica.
"Sabemos que el complejo de condensina está involucrado, porque si lo eliminas, la mitosis no ocurre", dijo. "Pero nadie entiende el mecanismo. Ahora que tenemos esta estructura, tenemos la primera oportunidad de entender el moleculardetalles "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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