Wiązania białko-DNA mniej stabilne niż dotychczas sądzono

6 kwietnia 2017
Badacze z amerykańskiego Uniwesytetu Northwestern wykazali, że istotne wiązanie białko-DNA może zostać przerwane przez wolne białka pływające wokół. To odkrycie rzuca nowe światło na mechanizmy kontroli ekspresji genów.

John F. Marko, profesor biologii molekularnej, fizyki i astronomii w Northwestern w Weinberg College, wyjaśnia: „Sposób oddziaływania białek z DNA determinuje biologiczną aktywność wszystkich żywych organizmów. Jakiekolwiek nieprawidłowe funkcjonowanie tej sieci interakcji z siecią nieuchronnie prowadzi do niebezpiecznych sytuacji. Precyzyjne zrozumienie mechanizmów stojących za interakcjami białko-DNA jest bardzo ważne.”

Prof. Marko zbadał miejsca, w których pojedyncze białko wiąże się z DNA. Nici DNA mają specyficzne miejsca służące do wiązania innych cząsteczek. Jeden z typów białek wiążących DNA, nazwany czynnikami transkrypcyjnymi (TF – transcription factor), pełni kluczową rolę w kontroli transkrypcji informacji genetycznej z DNA na mRNA. Białka te umożliwiają lub wstrzymują określone procesy biologiczne w żywych komórkach poprzez wiązanie i odłączanie się od DNA.

W eksperymencie prof. Marko i jego zespół opracowali roztwór białek TF związanych z DNA oraz niezwiązanych białek TF, które konkurują o miejsca wiązań. Zaobserwowano, że niezwiązane białka powodują oddysocjowanie dotychczasowych TF związanych z DNA, a następnie nowe białka wchodzą w już wolne miejsca.

„Nasze eksperymenty pokazują, że dysocjacja zachodzi na poziomie pojedynczego oddziaływania białko-DNA” – powiedział Marko. „To nowe informacje w tej dziedzinie”.

Olvera de la Cruz utworzyła teoretyczny model wsparty symulacjami molekularnymi, który wyjaśnił, że kompleks białko-DNA rozpada się w miejscu pojedynczego wiązania pod wpływem konkurencyjnych białek. Nie zgadza się to z wcześniejszymi przekonaniami, według których wiązania na białko-DNA nie miały wpływu niezwiązane białka, a zamiast tego były efektem większej liczby wspólnych interakcji pomiędzy wieloma cząsteczkami, dużymi kompleksami białkowymi lub długimi segmentami DNA.

„Nasze wyniki sugerują, że oddysocjowanie białka od DNA może mieć głęboki wpływ na dynamikę procesów biologicznych, które zależą od wiązania się białka in vivo. To może być ważny czynnik uwzględniający modelowanie ekspresji genów w żywych komórkach” – podsumowuje Olvera de la Cruz.

Źródło: Northwestern University.
Grafika: Protein-DNA interactions between mTERF and a 15-bp DNA.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *