Биологи рассмотрели строение «молекулярного ксерокса» ДНК

Группа американских ученых под руководством заведующего лабораторией Рокфеллеровского университета Майкла О’Доннелла установила в рекордных подробностях структуру реплисомы — молекулярного комплекса, копирующего ДНК. Исследование опубликовано в журнале Nature Structural and Molecular Biology.

Известно, что спираль ДНК состоит из двух нитей, каждая из которых реплицируется соответствующей ДНК-полимеразой — ферментом, катализирующим полимеризацию отдельных нуклеотидов — основных составных частей ДНК, в согласии с принципом комплементарности. Другой фермент в реплисоме — хеликаза — играет роль «застежки-молнии» и отвечает за разделение ДНК на две нити в процессе подготовки к репликации. 

Открытие О’Доннелла в некоторых моментах идет в разрез со сложившимися представлениями об устройстве реплисомы. Долгие годы считалось, что обе полимеразы следовали за хеликазой, когда та «расстегивала» нити нуклеиновой кислоты. Но новые изображения отдельных реплисом дрожжей, полученные учеными с помощью электронного микроскопа, показали, что одна из полимераз расположена прямо на хеликазе. При этом полимераза лидирующей при синтезе цепи ДНК идет впереди хеликазы, а отстающей — после нее.
Исследованиям эукариотической реплисомы (речь идет про организмы, клетки которых содержат ядра: растения, грибы, животные) предшествовала работа с реплисомами бактерий, во время которой в лаборатории О’Доннелла и научились собирать реплисомы из составных частей. Ключевое отличие новой работы в том, что ученые получили структуру реплисомы в своем природном, нативном состоянии. Хотя пространственное устройство большинства белков, составляющих реплисому, уже хорошо изучено, эти данные получены на кристаллах чистых веществ, которые не всегда отражают то, что существует в растворе. Собрать же из этих структур полноценную реплисому до сих пор можно было только опосредованно — на основе данных химических сшивок, доступности отдельных фрагментов ДНК для ферментов и так далее. 

Недавно биологам удалось впервые проследить, как две реплисомы, копирующие ДНК, взаимодействуют при завершении репликации. Оказалось, что, в отличие от того, что считалось ранее, на самом деле этого взаимодействия практически нет: реплисомы не «чувствуют» друг друга.