שיפוץ כרומטין ממלא תפקיד חיוני בוויסות הגנים, ומשפיע על אופן הגישה ל- DNA. שיבושים בתהליך זה יכולים גם להוביל לסרטן ולמחלות אחרות. כדי להבין טוב יותר כיצד עבודות שיפוץ כרומטין, מדענים בבית החולים לחקר ילדים בסנט ג'וד השתמשו במיקרוסקופיית קריו-אלקטרונים (Cryo-EM) כדי להשיג פרטים מבניים נאים של שיפוץ כרומטין אנושי בפעולה. החוקרים כבשו 13 מבנים שיחד מציעים מבט מקיף כיצד פועל אנזים שיפוץ SNF2H, ומציעים תובנות המשותפות ככל הנראה על פני אנזימים כאלה אחרים. היצירה פורסמה היום ב מחקר תאים.
כרומטין כולל קטעי DNA העטופים סביב חלבונים הנקראים היסטונים ליצירת נוקלאוזומים באופן קולקטיבי. מנגנון שיפוץ כרומטין אחד שנקרא "החלקה של נוקלאוזום" מאפשר "להעביר" נוקלאוזום לשליטה על גישה לגנים, אך כיצד הובנו עבודות אלה באופן לא מלא. כדי להתמודד עם פער זה, Mario Halic, Phd, St. Jude המחלקה לביולוגיה מבנית, השתמשה בקריו-EM כדי לתפוס את הכרומטין שיפוץ אנזים SNF2H בפעולה.
עבודות קודמות תפסו בדרך כלל תמונות של המשפצת 'קפואה' במדינה כלשהי. כאן הצלחנו לדמיין את התנועה הרציפה של אנזים שיפוץ כרומטין תוך כדי העברת DNA על הנוקלאוזום. "
מריו הליק, PhD, המחלקה לסנט ג'וד לביולוגיה מבנית
מתגרה בפרטים העדינים יותר של שיפוץ
SNF2H הוא אנזים מפתח בשיפוץ נוקלאוזום, שהפרעה שלו קשורה להפרעות התפתחותיות. כמו שיפוצי כרומטין אחרים, SNF2H משתמש באנרגיה מהידרוליזה של ATP כדי להחליק נוקלאוזומים. מחקרים נרחבים תרמו להבנת התהליך על ידי מתן תמונות של SNF2H שנלכדו במצבים שונים. לעומת זאת, הליץ 'וצוותו התבוננו ב- SNF2H המתקשר עם נוקלאוזומים בנוכחות ATP, ובכך לוכד את האנזים בפעולה.
ניתוח נתונים שיטתי הוביל את החוקרים להשיג 13 מבנים מובחנים של קומפלקס SNF2H-Nucleosome בנקודות ביניים שונות לאורך תהליך הזזה של נוקלאוזום. סידור אלה לחמש קבוצות איפשר לחוקרים להתחקות אחר צעדי האנזים ולחשוף את התמונה הדינאמית המלאה של הזזת נוקלאוזום.
החוקרים מדו את החשיבות התפקודית של אינטראקציות שונות בתוך המבנה על ידי הצגת מוטציות וקישורים צולבים ספציפיים – מעצורים מלאכותיים הנעילים חלבון בצורה לבדיקת המשמעות של תנועות מסוימות לתפקוד החלבון. עבודה זו אפשרה להם להקניט תצפיות סותרות בעבר כדי להרכיב תיאור מקיף של אופן הפעולה של הזזת נוקלאוזום והשפעתו על ויסות הגנים.
"נוקלאוזומים נושאים את כל המידע הגנטי בתוך הגרעין של התא האוקריוטי. שיפוצי כרומטין עוזרים לתא לגשת ולהפיץ את המידע הזה", אמר הסופר הראשון ששותף דיפשיכהא מליק, PhD. "לנתח את המכניקה של פעולת המשפצים על נוקלאוזומים חשוב להבין כיצד הגנום שלנו בא לידי ביטוי."
מחברים ומימון
המחבר הראשון של המחקר הוא הסופר הראשון של המחקר הוא אשיש דשמוקה, סנט ג'וד. המחבר הנוסף של המחקר הוא סילביה בילוקאפיץ ', סנט ג'וד.
המחקר נתמך על ידי מענקים מהמכונים הלאומיים לבריאות (1R01GM135599 ו- 1R01GM141694) וארגוני הצדקה הסוריים של לבנונית האמריקאית (ALSAC), ארגון התרמה ומודעות של סנט ג'וד.
