Autori: Benjamin Schwartz, et al.
Fonte: bioRxiv (2022)
Sommario:
La replicazione del DNA è un processo biologico fondamentale che garantisce un'accurata duplicazione del materiale genetico durante la divisione cellulare. Per avviare la replicazione, un complesso proteico specializzato noto come caricatore elicasi-elicasi si lega e circonda la doppia elica del DNA, svolgendo i filamenti strettamente avvolti e creando una forchetta di replicazione. Tuttavia, i meccanismi precisi attraverso i quali questo complesso si lega e avvolge il DNA sono rimasti sfuggenti.
Con un notevole passo avanti, i ricercatori hanno catturato il complesso caricatore elicasi-elicasi nel mezzo dell'azione utilizzando la microscopia crioelettronica, una potente tecnica di imaging che consente la visualizzazione di strutture biomolecolari con una risoluzione quasi atomica. I loro risultati, riportati nella pubblicazione preliminare bioRxiv, gettano una luce senza precedenti sulle complesse interazioni tra il meccanismo proteico e il DNA, fornendo informazioni cruciali sulle fasi iniziali della replicazione del DNA.
Le immagini ad alta risoluzione hanno rivelato che il complesso caricatore elicasi-elicasi forma una struttura a forma di anello che circonda il DNA, con le proteine caricatrici dell'elicasi che afferrano la doppia elica del DNA e le proteine elicasi posizionate dietro di loro, pronte a districare i filamenti del DNA. Questa disposizione suggerisce che le proteine caricatrici dell'elicasi svolgono un ruolo critico nel legame del DNA, stabilizzando il complesso attorno al DNA e preparandolo per l'inizio della replicazione.
Ulteriori analisi hanno scoperto le interazioni specifiche tra le proteine caricatrici dell'elicasi e la struttura portante del DNA, rivelando i meccanismi molecolari mediante i quali il complesso si lega al DNA. Queste interazioni coinvolgono diversi residui di amminoacidi all'interno delle proteine caricatrici dell'elicasi che formano legami idrogeno e contatti di van der Waals con i fosfati del DNA, garantendo una presa sicura sul materiale genetico.
Inoltre, i ricercatori hanno identificato una regione di collegamento flessibile all'interno delle proteine caricatrici dell'elicasi che consente loro di adattare la loro conformazione alla sequenza variabile del DNA. Questa flessibilità è essenziale affinché il complesso possa accogliere le diverse sequenze di DNA incontrate durante la replicazione, garantendo un efficiente svolgimento della doppia elica.
Questi risultati forniscono una comprensione molecolare dettagliata di come il complesso caricatore elicasi-elicasi riconosce, lega e avvolge il DNA per avviare la replicazione. Questa conoscenza approfondisce la nostra comprensione dei meccanismi fondamentali alla base della replicazione del DNA, aprendo la strada a ulteriori ricerche sulla fedeltà della replicazione, sulle malattie genetiche e sullo sviluppo di nuove strategie terapeutiche.
