Gli scienziati osservano i batteri riparare il DNA rotto in tempo reale per vedere esattamente come

Riparare le rotture nei geni in modo rapido e completo può essere una questione di vita o di morte per la maggior parte degli organismi. Anche le più semplici modifiche alla sequenza rischiano la catastrofe, soprattutto se il codice modificato è responsabile di una funzione critica.

Nell’ultimo mezzo secolo, i biologi hanno studiato i meccanismi coinvolti nell’assemblaggio della maggior parte dei passaggi chiave coinvolti nella riparazione completa del DNA. Tuttavia, una parte del processo è rimasta frustrantemente poco chiara.

Etichettando gli enzimi chiave e il DNA con tag fluorescenti e osservando il processo di riparazione svolgersi in tempo reale in Escherichia coli Model, i ricercatori dell’Università di Uppsala in Svezia hanno inserito i dettagli mancanti su come i batteri trovano i modelli su cui si basano per mantenere le riparazioni genetiche prive di errori.

Un trucco che la maggior parte degli esseri viventi usa per mantenere in ordine il proprio codice è il processo ricombinazione omologa, l’equivalente biologico del confronto di due diverse versioni di uno script per garantire che la versione non introduca accidentalmente errori.

Appendere una copia non danneggiata della sequenza accanto all’attività di riparazione, la cella può garantire che non si verifichino cambiamenti quando le estremità tagliate sono incollate insieme.

I biologi molecolari sanno da tempo che RecA .proteina ricombinasi Svolge un ruolo importante nella gestione di questo processo. È un enzima importante per mantenere l’integrità del DNA copia di esso Si trova in quasi tutte le specie studiate.

Quando la “scala” a doppio filamento del DNA è completamente rotta, un gruppo di proteine ​​lavora per raccogliere le estremità tagliate e tagliarle ordinatamente in modo che RecA possa stabilirsi e fare il suo lavoro.

Allungandosi in un lungo blocco, questa proteina include un filamento di proteine ​​e DNA che è in grado di aderire sia al filamento rotto che a un secondo filamento intatto di DNA ininterrotto.

Molti studiosi lo sanno. Da lì, il filo deve trovare la sequenza corretta per fungere da punto di confronto. Il modo in cui i filamenti conducono questa ricerca in un tempo abbastanza breve è stato un mistero per la maggior parte degli anni 50, moltiplicandosi attraverso i milioni di coppie di basi che devono essere esaminate tra le complesse torsioni e giri del cromosoma.

Per comprendere meglio i tempi e la navigazione dell’enzima al lavoro, i ricercatori hanno coltivato migliaia di coli batteri Le cellule si trovano all’interno di una serie di minuscoli canali che hanno permesso loro di tracciare i singoli batteri durante gli esperimenti.

Con le cellule a posto, gli scienziati hanno fatto piccole rotture nel DNA usando CRISPR Editing genetico, etichettatura delle estremità recise con marcatori fluorescenti per visualizzare il sito della frattura al microscopio.

“Il chip di coltura microfluidica ci consente di seguire contemporaneamente il destino di migliaia di singoli batteri e di controllare l’interruzione del DNA causata dalla tecnologia CRISPR in modo tempestivo”, Lui dice Jacob Wiktor, biologo molecolare dell’Università di Uppsala.

Infine, usa Anticorpi Per individuare i thread RecA quando si sono stabiliti e hanno iniziato a cercare nella loro libreria.

Segnala un avviso chimico al team quando l’intero processo di riparazione è stato completato. In media, ci sono voluti solo 15 minuti per coli batteri per finire il lavoro.

Sorprendentemente, ci sono voluti solo nove di quei minuti perché la proteina trovasse il modello giusto.

Il segreto sembra risiedere nella costruzione dei filamenti della nucleoproteina RecA. Questo filo attraversa la cellula, afferra il cromosoma e scivola verso il basso alla ricerca di una corrispondenza con la sequenza nella sua morsa.

Anche se questo potrebbe non sembrare così efficace, in realtà non è diverso dal camminare metodicamente su e giù per i corridoi della biblioteca alla ricerca di un libro che corrisponda al numero di chiamata del catalogo.

“Dal momento che le estremità del DNA sono incorporate in queste fibre, è sufficiente che qualsiasi segmento dei filamenti trovi il prezioso stampo, quindi la ricerca è teoricamente ridotta da tre a due dimensioni”, Lui dice Arvid Geno.

“Il nostro modello suggerisce che questa è la chiave per una riparazione rapida e di successo della simmetria”.

Sebbene questa ricerca sia stata condotta sui batteri, il fatto che RecA sia simile in tutta la biosfera lo rende rilevante per i nostri corpi.

Ora che sappiamo come funziona il processo, possiamo iniziare a cercare segni di situazioni in cui la nostra riparazione del DNA va male, aprendo la strada alla comprensione delle origini di malattie come cancro.

Questa ricerca è stata pubblicata in temperamento natura.