Обнаружение ДНК-завихрений может иметь решающее значение для разработки новых антибиотиков

        

Репликация ДНК жизненно важна для всех форм жизни, но в некоторых организмах ее можно предотвратить поворотами в последовательности ДНК, называемой «supercoils». Если слишком много суперкоилов могут расти, клетки, жизненно важные для поддержания жизни, умрут.

Молекулярная машина, называемая ДНК-гиразой, которая содержится в бактериальных клетках, но не в человеческих клетках, расслабляет завихрения, чтобы позволить репликацию ДНК продолжать как обычно, но до сих пор было ограниченное понимание того, как это происходит в реальном времени в фактические живые клетки.

Этот процесс представляет особый интерес для разработчиков лекарств, потому что, если ДНК-гиразу можно успешно прервать, так как она работает, чтобы остановить завихрения, происходящие в бактериальных клетках ДНК, бактерии умрут и угроза заражения хозяину будет предотвращена.

Команда из Университета Йорка в сотрудничестве с Центром Джона Иннеса, Оксфордом и Университетом Адама Мицкевича в Польше, использовала специальный лазерный микроскоп для освещения светом на флуоресцентном белке, который заставляет желтую гиразу ДНК желтеть. Это позволило ученым увидеть внутри бактериальной клетки и в первый раз наблюдать, как молекулярная техника предотвращает завихрения ДНК.

Профессор Марк Лик из Отдела биологии и физики Университета Йорка сказал: «Используя модифицированные флуоресцентные белки, ДНК-гиразу можно сделать желтым, тогда как клеточное оборудование, которое используется для фактической репликации ДНК, может быть помеченный другим красно-сияющим белком.

«Эти отдельные цвета затем могут быть разделены на разные каналы детекторов, чтобы можно было наблюдать точное местоположение ДНК-гиразы относительно точной точки, в которой репликация ДНК действительно происходит внутри одной живой бактериальной клетки».

Исследователи обнаружили, что ДНК-гираза фокусирует свои активности релаксации твист непосредственно перед точкой, в которой ДНК реплицируется в клетке.

Профессор Лик сказал: «Молекулярные машины, которые выполняют передачу ДНК-репликации по ДНК, но эта работа может привести к крошечным наноразмерным завихрениям ДНК, которые накапливаются перед механизмом репликации, подобно запутанным кабелям в задней части вашего Телевизор.

«Мы теперь показали, что несколько десятков молекул ДНК-гиразы активно связываются с зоной непосредственно перед механизмом репликации и ослабляют наном-крутки ДНК быстрее, чем само механизм репликации движется вдоль ДНК.

«Они по существу препятствуют созданию« скручивающего барьера », который остановил бы механизм репликации, перемещаясь вдоль ДНК, останавливая репликацию и убивая клетку».

ДНК-гираза является мишенью для ряда различных антибиотиков, но с появлением нескольких «супер-ошибок», устойчивых к антибиотикам, существует более срочная необходимость понять, как бактериальные клетки действуют в реальном времени.

Профессор Лик сказал: «Теперь, когда мы знаем, как ДНК-гираза действительно выполняет свою роль внутри живых бактерий, мы можем помочь в разработке новых типов лекарств, которые могут остановить работу ДНК-гиразы, что позволит наркотикам быть более целенаправленными и в конечном счете убивают опасные бактериальные инфекции у людей.

«Человеческие клетки имеют сходные механизмы для решения завихрений ДНК, но с использованием разных молекулярных машин, а наша работа над ДНК-гиразой в бактериях дает нам ценную информацию об обобщенных механизмах, управляющих работой этого класса замечательных биомолекул для всех организмов»

Источник:

https://www.york.ac.uk/news-and-events/news/2018/research/dna-twist-discovery-could-further -antibiotic-препараты /

      

Source link