Telomery są czasami postrzegane jako klucz do dłuższego życia. Chronią geny przed uszkodzeniem, ale stają się krótsze za każdym razem, gdy komórka się dzieli. Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, telomery stają się nieco krótsze. W końcu stają się tak krótkie, że komórka nie może się już skutecznie dzielić i komórka umiera.
Niewiele wiadomo o strukturze chromatyny telomerowej na poziomie molekularnym. W nowym badaniu naukowcy z Instytut Fizyki w Leiden (LION) odkryli nową strukturę telomerowego DNA. Użyli metod fizyki do eksperymentów biologicznych i maleńkiego magnesu do odkrycia.
Ponieważ DNA między telomerami ma dwa metry długości, musi być złożone, aby zmieściło się w komórce. Odbywa się to poprzez zawijanie pakietów Białka i DNA razem, tworząc strukturę zwaną nukleosomem. Nukleosom, fragment wolnego (lub niezwiązanego) DNA, nukleosom i tak dalej są ułożone we wzór podobny do sznurka koralików.
Sznurek następnie kurczy się jeszcze bardziej. Długość DNA między nukleosomami – kulkami na sznurku – określa sposób, w jaki to osiąga. Znane były już dwie konstrukcje poskładane. Jeden z nich ma wolne DNA wiszące w przestrzeni między dwoma pobliskimi kuleczkami, które przylegają do siebie (ryc. 2A). Pobliskie kulki nie łączą się ze sobą, jeśli przerwa w DNA między nimi jest zbyt mała. Następnie obok siebie zaczynają tworzyć się dwa stosy.
W tym badaniu naukowcy odkryli inną strukturę telomerów: nukleosomy są znacznie bliżej siebie, więc między kulkami nie ma już wolnego DNA. To ostatecznie tworzy jedną wielką helisę lub spiralę DNA.
Naukowcy odkryli tę nową strukturę za pomocą połączenia mikroskopii elektronowej i spektroskopii sił molekularnych. Ta ostatnia technika pochodzi z laboratorium Van Noorta. Tutaj jeden koniec DNA jest przymocowany do szklanego szkiełka, a do drugiego przyczepiona jest malutka kulka magnetyczna.
Zestaw silnych magnesów nad tą kulką rozsuwa sznur pereł. Mierząc siłę potrzebną do rozerwania koralików jeden po drugim, dowiesz się więcej o sposobie składania sznurka. Naukowcy z Singapuru użyli następnie mikroskopu elektronowego, aby lepiej zrozumieć strukturę.
Van Noort powiedział: „Struktura jest „świętym Graalem biologii molekularnej”. Znajomość struktury cząsteczek da nam lepszy wgląd w to, jak geny są włączane i wyłączane oraz jak enzymy w komórkach radzą sobie z telomerami: jak na przykład naprawiają i kopiują DNA. Odkrycie nowej struktury telomerowej poprawi naszą wiedzę o elementach budulcowych organizmu. A to z kolei ostatecznie pomoże nam badać starzenie się i choroby, takie jak rak, oraz opracowywać leki do walki z nimi”.
Referencje czasopisma:
- Soman, A., Wong, SY, Korolev, N., et al. Struktura kolumnowa ludzkiej chromatyny telomerowej. Natura (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5
