Ультрафиолетовый (УФ) свет повреждает ДНК, вызывая небольшие повреждения. Эти ультрафиолетовые поражения сначала обнаруживаются белковым комплексом, известным как UV-DDB, и – после того, как поражения были идентифицированы, – начинает действовать остальная часть механизма репарации ДНК.
Вопрос в том, как УФ-DDB может связываться с повреждениями, когда ДНК наматывается на ядро гистонового белка так называемой нуклеосомы (основная единица хроматина – ДНК-упаковка эукариотических хромосом)?
Ранее считалось, что для доступа к УФ-DDB требуется помощь дополнительных белков, которые сдвигают нуклеосомы. Исследователи из группы, возглавляемой Николасом Томой, теперь обнаружили, что дополнительные белки не обязательно нужны для обнаружения повреждений, вызванных УФ-излучением; вместо этого комплекс UV-DDB использует внутреннюю динамику нуклеосомной ДНК.
Фактор репарации ДНК, кажется, улавливает УФ-повреждения, когда они временно доступны.
В своем исследовании, опубликованном в Nature, ученые определили различные трехмерные (3D) структуры UV-DDB, связанные с повреждениями в разных местах вокруг нуклеосомы, с помощью криоэлектронной микроскопии – метода, который позволяет визуализировать трехмерную структуру биомолекул. с атомарными деталями. Исследователи пришли к выводу, что стратегии обнаружения повреждений зависят от того, где находится повреждение ДНК. В случае "доступных" поражений, с которыми можно контактировать напрямую, UV-DDB прочно связывается с поражением.
Распознавание «закупоренных» поражений (обращенных к ядру гистонового белка нуклеосомы) требует дополнительных шагов: УФ-DDB связывает УФ-поражения, когда они временно обнажены за счет естественной динамики нуклеосомы. Один из ведущих авторов, Сёта Мацумото, объясняет: «Чтобы визуализировать, что происходит на молекулярном уровне, представьте кусок веревки, обернутой вокруг катушки, которая становится доступной, если ее немного потянуть вперед или назад."
Исследователи назвали механизм считывания повреждений ДНК "экспонированием сайта с помощью слайдов"."Этот новый механизм работает независимо от ремоделеров хроматина и не требует химической энергии для скольжения или смещения нуклеосом.
Тома комментирует: «Раньше считалось, что нуклеосомы являются основным препятствием для ДНК-связывающих белков.
В нашем исследовании мы показываем, что это не так, и что система адаптирована для связывания УФ-поражений, где бы они ни находились. Что делает это исследование действительно мощным, так это тот факт, что механизм, который мы идентифицировали, вполне может быть использован многими другими типами ДНК-связывающих белков.
Доступ к нуклеосомной ДНК важен не только для репарации ДНК, но и для всех белков, которые связываются с хроматином. В нашем исследовании мы определяем ранее неизвестную стратегию доступа белков к хроматинизированным матрицам ДНК."