Hiểu cách tế bào sao chép vật liệu di truyền của chúng, hay DNA, là điều then chốt để hiểu về cuộc sống. Kiến thức này giúp chúng ta hiểu các bệnh và phát triển các phương pháp điều trị mới. Các nhà khoa học đã và đang nỗ lực khám phá các quá trình phức tạp liên quan đến quá trình tái bản DNA, vốn rất cần thiết cho sự phân chia tế bào và truyền thông tin di truyền.
Một bài đánh giá gần đây được công bố trên tạp chí Current Opinion in Structural Biology của các nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đi sâu vào các cơ chế phân tử đảm bảo sự sao chép chính xác thông tin di truyền và biểu sinh trong quá trình tái bản DNA ở tế bào nhân thực. Nghiên cứu tập trung vào cách các tế bào duy trì cấu trúc biểu sinh ban đầu của chúng trong khi vẫn đảm bảo tính toàn vẹn của bộ gen.
Quá trình tái bản DNA tạm thời phá vỡ cấu trúc của chất nhiễm sắc, là phức hợp của DNA và protein đóng gói vật liệu di truyền bên trong nhân tế bào. Quá trình lắp ráp nucleosome liên kết với tái bản (RC) là trung tâm của quá trình này. Điều này đòi hỏi sự phối hợp chính xác của các histone mới được tổng hợp và tái chế, là các protein mà DNA quấn quanh.
Các chaperone histone, các protein đặc biệt hướng dẫn histone, đóng một vai trò quan trọng trong quá trình này. Việc lắp ráp nucleosome RC xảy ra thông qua hai con đường: một sử dụng các histone mới được tạo ra, được tạo điều kiện bởi phức hợp yếu tố lắp ráp chất nhiễm sắc 1 (CAF-1), và một con đường khác sử dụng các histone tái chế, liên quan đến phức hợp FACT. Các nhà nghiên cứu đã tóm tắt những tiến bộ mới nhất trong sinh học cấu trúc của quá trình lắp ráp nucleosome RC, tập trung vào cách phức hợp CAF-1 lắp ráp các tetrasome histone H3-H4 mới và cách phức hợp FACT tái chế các hexamer histone của cha mẹ.
Những nghiên cứu cấu trúc này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách thông tin biểu sinh được kế thừa. Hơn nữa, chúng mang đến những con đường mới để phát triển các loại thuốc chống ung thư nhắm vào quá trình lắp ráp chất nhiễm sắc. Các nhà nghiên cứu cũng đã khám phá cách các chaperone histone tương tác với bộ máy tái bản, mở rộng vai trò của các chaperone phân tử để bao gồm chức năng của chúng trong replisome DNA, phức hợp protein liên quan đến quá trình tái bản DNA.
Bài đánh giá nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu sự kết hợp giữa quá trình tái bản DNA và lắp ráp chất nhiễm sắc. Kiến thức này rất có giá trị để phát triển các phương pháp điều trị mới cho các bệnh như ung thư. Bằng cách hiểu các quá trình phức tạp này, các nhà khoa học có thể phát triển các liệu pháp nhắm mục tiêu can thiệp vào quá trình tái bản bất thường của tế bào.