Replikation av DNA är avgörande för celldelning och spridning av genetisk information. Processen är komplex och involverar flera proteiner som arbetar tillsammans för att varva ner och separera de två strängarna i DNA-dubbelhelixen.
Nya kryoelektronmikroskopbilder (kryo-EM) av ett enzym som kallas helikas ger den mest detaljerade bilden hittills av hur denna separation sker. Bilderna, publicerade i tidskriften *Nature*, avslöjar hur helicase använder sin "motoriska" domän för att gå längs DNA-molekylen, medan dess "avlindande" domän separerar de två strängarna.
Denna nya förståelse av helikas molekylära mekanismer kan leda till utvecklingen av nya läkemedel som riktar sig mot detta enzym. Sådana läkemedel kan hjälpa till att hämma tillväxten av cancerceller, som är beroende av snabb DNA-replikation för att föröka sig.
Hur helicase separerar DNA-dubbelhelixen
Helicase är ett protein som spelar en nyckelroll i replikeringen av DNA. Den lindar upp dubbelspiralen genom att bryta vätebindningarna mellan basparen och separera de två strängarna.
Cryo-EM-bilderna visar helikas i aktion, med dess motoriska domän lindad runt DNA-molekylen och dess avlindande domän som sträcker sig ut som en hand. Den motoriska domänen använder energin från ATP-hydrolys för att röra sig längs DNA:t, medan avlindningsdomänen separerar de två strängarna.
Bilderna avslöjar också att helikas interagerar med ett protein som kallas enkelsträngat DNA-bindande protein (SSB). SSB hjälper till att stabilisera de separerade DNA-strängarna och förhindra dem från att återannealeras.
Konsekvenser för cancerterapi
Den nya förståelsen av de molekylära mekanismerna för helikas kan leda till utvecklingen av nya läkemedel som riktar sig mot detta enzym. Sådana läkemedel kan hjälpa till att hämma tillväxten av cancerceller, som är beroende av snabb DNA-replikation för att föröka sig.
Ett potentiellt mål för läkemedel är interaktionen mellan helicase och SSB. Genom att störa denna interaktion kan det vara möjligt att hämma helikasaktivitet och förhindra separation av DNA-strängarna. Detta kan leda till cancercellers död.
Cryo-EM är en kraftfull ny teknik som ger insikter i de molekylära mekanismerna för många viktiga biologiska processer. Bilderna av helikas i aktion är ett vackert exempel på denna kraft och potentialen för cryo-EM att leda till utvecklingen av nya läkemedel.
