Telomerer ses ibland som nyckeln till att leva längre. De skyddar gener från skador men blir kortare varje gång en cell delar sig. Varje gång en cell delar sig blir telomererna något kortare. Så småningom blir de så korta att cellen inte längre kan dela sig framgångsrikt, och cellen dör.
Lite är känt om strukturen av telomert kromatin på molekylär nivå. I en ny studie, forskare från Leiden Institute of Physics (LION) har upptäckt en ny struktur av telomert DNA. De använde metoder från fysiken för biologiska experiment och en liten magnet för upptäckten.
Eftersom DNA:t mellan telomererna är två meter långt måste det vikas för att passa in i en cell. Detta görs genom att slå in paket av proteiner och DNA- tillsammans för att bilda en struktur som kallas en nukleosom. En nukleosom, ett fragment av fritt (eller obundet) DNA, en nukleosom och så vidare är arrangerade i ett mönster som en sträng av pärlor.
Pärlsträngen drar sedan ihop sig ytterligare. Längden på DNA:t mellan nukleosomerna – pärlorna på strängen – avgör hur den uppnår detta. Det fanns redan två kända eftervikningsstrukturer. En av dem har fritt DNA som hänger i utrymmet mellan två närliggande pärlor som klänger ihop (fig. 2A). De närliggande pärlorna lyckas inte binda ihop om DNA-gapet mellan dem är för litet. Sedan börjar två högar bildas sida vid sida.
I denna studie fann forskare en annan telomerstruktur: Nukleosomerna är mycket närmare varandra, så det finns inte längre något fritt DNA mellan pärlorna. Detta skapar i slutändan en stor helix, eller spiral, av DNA.
Forskare upptäckte denna nya struktur med hjälp av en kombination av elektronmikroskopi och molekylär kraftspektroskopi. Den senare tekniken kommer från Van Noorts labb. Här är ena DNA-änden fäst vid en glasskiva, och en liten magnetisk boll är fast vid den andra.
En uppsättning starka magneter ovanför denna boll drar sedan isär pärlsträngen. Genom att mäta mängden kraft som behövs för att dra isär pärlorna en efter en får du veta mer om hur snöret viks. Forskarna i Singapore använde sedan ett elektronmikroskop för att förstå strukturen bättre.
Van Noort sa, "Struktur är 'molekylärbiologins heliga gral. Att känna till molekylernas struktur kommer att ge oss mer insikt i hur gener slås på och av och hur enzymer i celler hanterar telomerer: hur de reparerar och kopierar DNA, till exempel. Upptäckten av den nya telomera strukturen kommer att förbättra vår förståelse av byggstenarna i kroppen. Och det kommer i sin tur att hjälpa oss att studera åldrande och sjukdomar som cancer och utveckla läkemedel för att bekämpa dem."
Tidskriftsreferens:
- Soman, A., Wong, SY, Korolev, N., et al. Kolumnstruktur av humant telomert kromatin. Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5
