テロメアは長生きの鍵であると考えられることがあります。 遺伝子を損傷から保護しますが、細胞が分裂するたびに短くなります。 細胞が分裂するたびに、テロメアはわずかに短くなります。 最終的に、それらは非常に短くなり、細胞は正常に分裂できなくなり、細胞は死にます。
分子レベルでのテロメアクロマチンの構造についてはほとんどわかっていません。 新しい研究では、 ライデン物理学研究所 (LION) はテロメア DNA の新しい構造を発見しました。 彼らは生物学的実験には物理学の手法を使用し、発見には極小の磁石を使用しました。
テロメア間の DNA は XNUMX メートルの長さがあるため、細胞内に収まるように折り畳む必要があります。 これは、パケットをラップすることによって行われます。 タンパク質 & DNA 一緒になってヌクレオソームとして知られる構造を形成します。 ヌクレオソーム、遊離 (または結合していない) DNA の断片、ヌクレオソームなどが、ビーズの列のようなパターンで配置されます。
するとビーズ紐はさらに収縮します。 ヌクレオソーム間の DNA (紐上のビーズ) の長さによって、これがどのように達成されるかが決まります。 すでに 2 つの折り畳み後の構造が知られていました。 そのうちの XNUMX つは、近くにくっついている XNUMX つのビーズの間の空間に遊離 DNA がぶら下がっています (図 XNUMXA)。 ビーズ間の DNA ギャップが小さすぎると、近くのビーズは結合できません。 次に、XNUMX つのスタックが並んで形成され始めます。
この研究で、科学者たちは別のテロメア構造を発見しました。ヌクレオソーム同士がより接近しているため、ビーズ間には遊離 DNA が存在しません。 これにより、最終的に DNA の XNUMX つの大きならせん、つまりスパイラルが作成されます。
科学者たちは、電子顕微鏡法と分子力分光法を組み合わせてこの新しい構造を発見しました。 後者の技術は Van Noort の研究室から生まれました。 ここでは、DNA の一方の端がスライドガラスに取り付けられ、小さな磁気ボールがもう一方の端に貼り付けられています。
このボールの上にある強力な磁石のセットが、一連の真珠を引き離します。 ビーズを XNUMX つずつ引き離すのに必要な力を測定することで、紐がどのように折り畳まれるかをより詳しく知ることができます。 次に、シンガポールの研究者たちは、構造をよりよく理解するために電子顕微鏡を使用しました。
ヴァン・ノールト氏はこう語った。 「構造は分子生物学の聖杯です。 分子の構造を知ることで、遺伝子がどのようにオンとオフに切り替えられるか、細胞内の酵素がどのようにテロメアに対処するか、たとえば DNA がどのように修復されコピーされるかについて、より多くの洞察が得られるでしょう。 新しいテロメア構造の発見により、体内の構成要素についての理解が深まるでしょう。 そしてそれは最終的には老化やがんなどの病気を研究し、それらと戦うための薬を開発するのに役立つでしょう。」
ジャーナルリファレンス：
- Soman、A.、Wong、SY、Korolev、N.、他。 ヒトテロメアクロマチンの柱状構造。 自然 （2022）。 DOI： 10.1038/s41586-022-05236-5
