Northwestern University-forskare har kartlagt en grupp proteiner som spelar en avgörande roll i både genuttryck och reparation av skadat DNA. Genom att förstå detta proteinkomplex, kallas SWI/SNF, forskare hoppas kunna bättre förstå hur cancer uppstår.

SWI/SNF reglerar strukturen av kromatin, som omfattar genetiskt material i en cells kärna och ofta muterar när cancer utvecklas.

"Mutationer av detta väsentliga komplex har hittats i mer än 20 procent av alla cancerformer hos människor som är förknippade med ett brett spektrum av vävnadstyper, " sa Northwesterns Yuan He, som ledde studien. "Att förstå den molekylära mekanismen för SWI/SNF-komplexet för att reglera kromatinstruktur och gentranskription är därför väsentligt för en fullständig förståelse av hur kromatinstrukturförändringar leder till cancer."

Tidningen publicerades idag i tidskriften Natur . Yuan He är biträdande professor i molekylär biovetenskap vid Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences.

För att bestämma den unika strukturen, He-labbet använde kryogen elektronmikroskopi (cryo-EM), en kraftfull teknik som kan avslöja 3D-formen av stora proteinkomplex. Tekniken går ut på att snabbfrysa proteiner i en hastighet där vattenmolekyler inte har tid att omorganisera sig för att bilda kristallin is. Dessa proteinkomplex avbildas sedan direkt av ett elektronmikroskop, och deras 3D-form kan sedan rekonstrueras i 3D med hjälp av ett superdatorkluster. Innan cryo-EM, forskare använde främst röntgenkristallografi, som inte kan ta högupplösta bilder av viktiga komplex som detta.

Denna landmärkestudie är första gången som forskare har använt cryo-EM för att bestämma SWI/SNF-strukturen bunden till en nukleosom, med nära atomär upplösning. "cryo-EM är en revolutionerande teknik, sa Carole LaBonne, ordförande för institutionen för molekylär biovetenskap. "Det tar över inom det kritiska fältet strukturbiologi. Varje större forskningsuniversitet gör stora investeringar inom detta område eftersom det är uppenbart att det har nyckeln till att reda ut många obesvarade frågor inom biomedicinsk vetenskap."

Professor Yuan He förklarade att strukturen kommer att tillåta forskare att kartlägga och rationalisera cancerrelaterade mutationer i det mänskliga SWI/SNF-komplexet.

Han tillade att studien kommer att tillhandahålla den molekylära plattformen för att bättre förstå de viktiga funktionerna hos SWI/SNF i både friska och cancerösa tillstånd, såväl som för att utveckla potentiella terapeutiska strategier för mänskliga maligniteter.

"Vår studie ger insikt i hur komplexet undertrycker tumörutveckling, ", sa han. "Och det kan bidra till att utveckla läkemedel för cancer som har mutationer i gener som kodar för SWI/SNF-komplexet."