Obserwowanie błędnych sekwencji DNA z użyciem SAXS

Błędne parowanie zasad azotowych w podwójnej helisie DNA prowadzi do powstawania błędów w kodowaniu materiału genetycznego, a w konsekwencji do procesu nowotworzenia. Z kolei u drobnoustrojów takie błędy przyczyniają się do lepszej adaptacji w sytuacji stresu środowiskowego. Za proces naprawy DNA wynikający ze źle sparowanych zasad (MMR, „mismatch repair") odpowiadają białka zwane MutS. Posiadają one zdolność rozpoznawania pojedynczej niekomplementarności w DNA pośród milionów par zasad. W roztworze, białka MutS wiążą się w niedopasowanym miejscu DNA i powodują zginanie DNA. Następnie po dokonaniu wycięcia źle sparowanej zasady dochodzi do ponownego wyprostowania zgiętej zasady.

Zrozumienie procesu naprawy i przeciwdziałania powstawaniu błędów w DNA ma znaczenie w kontekście zastosowań w biologii syntetycznej, a także badań nad drobnoustrojami i procesami patogenezy. Zespół naukowców z US Department of Energy (DOE) 's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) i Instytutu Badawczego Scripps poprzez wprowadzenie nowej techniki badania DNA przedstawił nowe spojrzenie na białko MutS,.

Nowa technika ma charakter przełomowy ze względu na połączenie technologii małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS) oraz właściwości nanomateriałów. Badacze stosowali znaczone złotem nanokryształy DNA do tworzenia hybrydowych nanomateriałów, dostosowanych do obserwacji przy pomocy SAXS. Technika ta umożliwiła obserwację zmian konformacyjnych DNA, wywoływanych przez MutS podczas procesów naprawczych. Wykazano, że technika ta może być stosowana do badania długich fragmentów DNA i oddaje w dużym stopniu środowisko komórkowe.

Zespołowi naukowców udało się ustalić kilka ważnych szczegółów dotyczących MutS i działania systemu MMR, które mogą być cenne w procesie projektowania nowych leków. Nowa technika obserwacji DNA pozwala także wykryć zmutowane formy MutS, które działają w sposób nieprawidłowy i przyczyniają się do powstawania nowotworów.

(pj)