Telomeerejä pidetään joskus avaimena pidempään elämään. Ne suojaavat geenejä vaurioilta, mutta lyhenevät joka kerta, kun solu jakautuu. Joka kerta kun solu jakautuu, telomeerit lyhenevät hieman. Lopulta niistä tulee niin lyhyitä, että solu ei voi enää jakautua onnistuneesti ja solu kuolee.
Telomeerisen kromatiinin rakenteesta tiedetään vähän molekyylitasolla. Uudessa tutkimuksessa tutkijat Leidenin fysiikan instituutti (LION) ovat löytäneet uuden telomeerisen DNA:n rakenteen. He käyttivät fysiikan menetelmiä biologisiin kokeisiin ja pientä magneettia löytöihin.
Koska telomeerien välinen DNA on kaksi metriä pitkä, se on taitettava sopimaan soluun. Tämä tehdään käärimällä paketteja proteiinit ja DNA yhdessä muodostaen rakenteen, joka tunnetaan nimellä nukleosomi. Nukleosomi, vapaan (tai sitoutumattoman) DNA:n fragmentti, nukleosomi ja niin edelleen on järjestetty kuvioon kuin helminauha.
Helminauha supistuu sitten entisestään. Nukleosomien välisen DNA:n pituus - merkkijonossa olevien helmien - määrittää, kuinka se saavuttaa tämän. Jälkitaitusrakenteita tunnettiin jo kaksi. Yhdessä niistä roikkuu vapaata DNA:ta kahden läheisen helmen välisessä tilassa, jotka tarttuvat toisiinsa (kuva 2A). Läheiset helmet eivät sitoudu yhteen, jos niiden välinen DNA-rako on liian pieni. Sitten alkaa muodostua kaksi pinoa vierekkäin.
Tässä tutkimuksessa tutkijat löysivät toisen telomeerirakenteen: Nukleosomit ovat paljon lähempänä toisiaan, joten helmien välissä ei ole enää vapaata DNA:ta. Tämä luo lopulta yhden suuren DNA-kierteen tai spiraalin.
Tutkijat löysivät tämän uuden rakenteen käyttämällä elektronimikroskopian ja molekyylivoimaspektroskopian yhdistelmää. Jälkimmäinen tekniikka on peräisin Van Noortin laboratoriosta. Tässä yksi DNA-pää on kiinnitetty lasilevyyn ja pieni magneettipallo on kiinnitetty toiseen.
Sarja vahvoja magneetteja tämän pallon yläpuolella irrota sitten helminauha toisistaan. Mittaamalla voiman, joka tarvitaan helmien irrottamiseen yksitellen, saat lisätietoja siitä, kuinka naru taitetaan. Singaporen tutkijat käyttivät sitten elektronimikroskooppia ymmärtääkseen rakennetta paremmin.
Van Noort sanoi, "Rakenne on" molekyylibiologian pyhä malja. Molekyylien rakenteen tunteminen antaa meille enemmän käsitystä siitä, miten geenit kytkeytyvät päälle ja pois ja kuinka solujen entsyymit käsittelevät telomeerejä: kuinka ne korjaavat ja kopioivat esimerkiksi DNA:ta. Uuden telomeerirakenteen löytäminen parantaa ymmärrystämme kehon rakennuspalikoista. Ja se puolestaan auttaa meitä viime kädessä tutkimaan ikääntymistä ja sairauksia, kuten syöpää, ja kehittämään lääkkeitä niiden torjumiseksi.
Lehden viite:
- Soman, A., Wong, SY, Korolev, N., et ai. Ihmisen telomeerisen kromatiinin pylväsrakenne. luonto (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5
