Newswise — адаптировано из выпускать Университетом Лаваля.

Чтобы расшифровать информацию, содержащуюся в наших генах, или исправить десятки разрывов, которые ежедневно происходят в нашей ДНК, наши ферменты должны иметь возможность прямого доступа к ДНК для выполнения своих функций. Однако в ядре клетки этот доступ ограничен, поскольку нити ДНК часто плотно скручены и упакованы вокруг белков, как нити вокруг катушек.

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Лаборатория Беркли), Калифорнийского университета в Беркли, Института системной биологии и Университета Лаваля теперь лучше понимают белковый комплекс, который обеспечивает доступ к упакованной ДНК, TIP60. Знание подробной структуры и поведения TIP60 может дать представление о различных заболеваниях, в которых белковый комплекс играет роль, таких как болезнь Альцгеймера и различные виды рака. О работе сообщалось в журнале Наука 1 августа.

«Эта совместная работа объединяет структурные и функциональные анализы, позволяя нам получить информацию о том, как эта сложная макромолекулярная сборка выполняет свою работу по регулированию чтения нашего генома», — сказала Ева Ногалес, старший научный сотрудник лаборатории Беркли, Калифорнийский университет в Беркли. профессор и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза «Структура человеческого TIP60 показывает, как эволюция привела к слиянию двух различных молекулярных функций в единый комплекс, изменяя способ объединения структурных модулей в соответствии с его двойной функциональностью».

Исследователям удалось изучить структуру этого комплекса, состоящего из 17 белков, и взаимодействия между его компонентами. Они использовали несколько подходов, в том числе криоэлектронную микроскопию высокого разрешения в лаборатории Ногалеса в Калифорнийском университете в Беркли. Эта технология, благодаря которой трое ученых получили Нобелевскую премию по химии в 2017 году, позволяет ученым увидеть структуру белков на атомном уровне.

«Криоэлектронная микроскопия высокого разрешения позволяет изучать молекулярную структуру сложных биологических систем, таких как белки, чего ранее не позволял ни один другой метод», — объяснил Жак Коте, профессор медицинского факультета Университета Лаваля, научный сотрудник Исследовательский центр CHU Квебека-Университета Лаваля и соруководитель исследования.

Чтобы пролить свет на структуру TIP60, Ногалес и ее команда из лаборатории Беркли и Калифорнийского университета в Беркли очистили и изучили образцы, подготовленные группой Коте. «Профессор Ногалес не только имеет доступ к специализированному оборудованию, необходимому для выполнения такого типа анализа, но ее опыт в криоэлектронной микроскопии высокого разрешения признан во всем мире», — сказал он.

Нарушение функции TIP60 связано с несколькими типами рака, включая рак толстой кишки, легких, молочной железы, поджелудочной железы, желудка и метастатическую меланому. Это также связано с неврологическими расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера.

«Когда доступ к ДНК ограничен, ферменты, восстанавливающие разрывы ДНК, не могут функционировать, и могут возникнуть значительные повреждения клеток», — сказал Коте. «Та же проблема может возникнуть с генами-супрессорами опухолей. Чтобы они могли быть выражены, TIP60 должен быть способен создать отверстие в ДНК».

Коте сказал, что хорошее понимание структуры TIP60 необходимо, если мы надеемся разработать новые таргетные методы лечения заболеваний, связанных с низким уровнем TIP60, включая болезнь Альцгеймера.

«Для этих заболеваний мы могли бы разработать молекулы, которые связываются с активными сайтами TIP60, чтобы активировать его», — сказал Коте.

Он добавил, что в случае рака введение ингибиторов TIP60 в пораженные ткани, возможно, может локально замедлить размножение раковых клеток.

«На данный момент хороших ингибиторов TIP60 нет», — сказал он. «Теперь, когда структура этого комплекса известна, мы надеемся, что дело сдвинется с мертвой точки».

###

Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (Лаборатория Беркли) стремится предлагать решения для человечества посредством исследований в области чистой энергии, здоровой планеты и научных открытий. Лаборатория Беркли и ее ученые, основанная в 1931 году с убеждением, что самые серьезные проблемы лучше всего решаются командами, были удостоены 16 Нобелевских премий. Исследователи со всего мира полагаются на научное оборудование лаборатории мирового класса для проведения собственных новаторских исследований. Лаборатория Беркли — это многопрограммная национальная лаборатория, управляемая Калифорнийским университетом для Управления науки Министерства энергетики США.

Управление науки Министерства энергетики является крупнейшим спонсором фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из наиболее насущных проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации посетите сайт Energy.gov/science.