Yaşam, hücre bölünmesi için kopyalanabilen çift sarmallı DNA’nın gevşemesine ve tek sarmallara ayrılmasına bağlıdır. St. Jude Çocuk Araştırma Hastanesi’ndeki bilim insanları, süreci yönlendiren mekanizmaların yapısını, atomik olarak belirlediler. Araştırma, Nature dergisinde yayınlandı.
Bu süreç aynı zamanda çalışmanın kıdemli araştırmacısının ‘biyolojinin en büyük gizemlerinden biri’ olarak adlandırdığı şeyin çözülmesine de yardımcı olabilir: Çift sarmallı DNA’nın replikasyon işlemine başlamak için tek sarmallara nasıl ayrıldığı.
St. Jude Yapısal Biyoloji Bölümü’nün ortak üyesi Eric Enemark, “Bu araştırmadaki kristal yapıya dayanarak, döner bir mekanizmanın DNA replikasyonunu başlatmak için dönüşümü tetiklediğini öneriyoruz” açıklamasını yaptı.
Hücreler bölünmeden önce, DNA’ları kopyalanmalıdır. Bu yüzden araştırma, minikromozom bakımı olarak adlandırılan halka şeklindeki bir enzime (başka bir deyişle, merkezi bir rol oynayan MCM kompleksi) odaklanmıştır. DNA replikasyonu sırasında, MCM kompleksi, çift sarmallı DNA’nın tek sarmallara ayrıldığı çatala yerleştirilir. Bu zincirler, yeni bir DNA molekülü üretmek için kopyalanır.
Enemark ve ekibi, tek iplikçikli DNA’ya bağlanan MCM kompleksinin ve replikasyonu sağlayan yakıt moleküllerinin ilk atomik görüntüsünü elde etti.
Görüntü, hem MCM kompleksi hem de tek zincirli DNA’nın oryantasyonu dâhil olmak üzere temel yapısal ayrıntıları yakaladı. Her bir detay, tek bir DNA zincirini MCM kompleksi boyunca “çekmek” ve DNA sarmalını açmak için bu işlemin kasnak sistemi gibi nasıl çalıştığını göstermiştir.
Enemark, aynı mekanizmanın, DNA replikasyonunun nasıl başladığını da açıklayabileceğini söyledi. Hücre bölünmesinden önce, çift sarmallı DNA iki ayrı MCM kompleksi enzimi tarafından sarmalanır. Replikasyon makinesinin yeni belirlenen yapısına dayanarak, bilim insanları MCM komplekslerinin farklı yönlerde hareket etmeye başladığını, çift sarmallı DNA’nın tek sarmallara ayrılmasını sağladığını öne sürdüler.