Zrozumienie, w jaki sposób komórki kopiują swój materiał genetyczny, czyli DNA, jest kluczowe dla zrozumienia samego życia. Ta wiedza pomaga nam zrozumieć choroby i opracowywać nowe metody leczenia. Naukowcy pracują nad ujawnieniem złożonych procesów zaangażowanych w replikację DNA, która jest niezbędna do podziału komórek i przekazywania informacji genetycznej.
Niedawna recenzja opublikowana w czasopiśmie „Current Opinion in Structural Biology” przez naukowców z Instytutu Biofizyki Chińskiej Akademii Nauk zagłębia się w mechanizmy molekularne, które zapewniają dokładne powielanie informacji genetycznej i epigenetycznej podczas replikacji DNA w komórkach eukariotycznych. Badanie koncentruje się na tym, jak komórki utrzymują swój pierwotny krajobraz epigenetyczny, jednocześnie zapewniając integralność genomu.
Replikacja DNA tymczasowo zakłóca strukturę chromatyny, która jest kompleksem DNA i białek, który pakuje materiał genetyczny wewnątrz jądra komórki. Proces montażu nukleosomów sprzężonych z replikacją (RC) jest kluczowy dla tego. Wymaga to precyzyjnej koordynacji nowo zsyntetyzowanych i poddanych recyklingowi histonów, czyli białek, wokół których owija się DNA.
Chaperony histonowe, specjalne białka, które prowadzą histony, odgrywają kluczową rolę w tym procesie. Montaż nukleosomów RC odbywa się dwiema drogami: jedną z wykorzystaniem nowo utworzonych histonów, ułatwioną przez kompleks czynnika montażu chromatyny 1 (CAF-1), a drugą z wykorzystaniem histonów poddanych recyklingowi, obejmującą kompleks FACT. Naukowcy podsumowali najnowsze osiągnięcia w biologii strukturalnej montażu nukleosomów RC, koncentrując się na tym, jak kompleks CAF-1 montuje nowe tetrasomy histonów H3-H4 i jak kompleks FACT poddaje recyklingowi rodzicielskie heksamery histonów.
Te badania strukturalne dostarczają wglądu w to, jak dziedziczone są informacje epigenetyczne. Ponadto oferują nowe możliwości opracowania leków przeciwnowotworowych, które atakują proces montażu chromatyny. Naukowcy zbadali również, w jaki sposób chaperony histonowe wchodzą w interakcje z maszynerią replikacyjną, rozszerzając rolę chaperonów molekularnych o ich funkcję w replisomie DNA, czyli kompleksie białek zaangażowanych w replikację DNA.
Recenzja podkreśla znaczenie zrozumienia sprzężenia między replikacją DNA a montażem chromatyny. Ta wiedza jest cenna dla opracowywania nowych metod leczenia chorób takich jak rak. Rozumiejąc te skomplikowane procesy, naukowcy mogą opracować ukierunkowane terapie, które zakłócają nieprawidłową replikację komórek.