Ученые представили наиболее подробный на сегодняшний день отчет о самых ранних стадиях репликации ДНК — важнейшем процессе для роста и размножения всей жизни. Впервые исследователи наблюдали момент, когда ДНК начинает распутываться, что является критическим молекулярным событием, лежащим в основе её роли как носителя генетической информации.
Новаторское исследование, опубликованное в журнале Nature, было проведено командой ученых из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST). Используя передовую криоэлектронную микроскопию в сочетании с методами глубокого обучения, они подробно изучили взаимодействие фермента геликазы с ДНК. Это взаимодействие играет ключевую роль в репликации ДНК, так как геликаза распутывает молекулу, инициируя процесс её копирования. В результате работы ученых были выявлены 15 различных состояний атомного уровня, которые подробно описывают, как геликаза управляет раскручиванием двойной спирали ДНК.
Исследование стало крупным прорывом не только в понимании функции геликазы, но и в визуализации динамики фермента с атомным разрешением, что стало возможным благодаря современным методам анализа данных. Геликаза играет решающую роль в репликации ДНК, разрывая химические связи, удерживающие двойную спираль вместе, и разделяя её на две одинарные цепи, что позволяет другим ферментам завершить репликацию.
Кроме того, исследование показало, что два фермента геликазы работают в паре, расплавляя ДНК в двух местах одновременно. Это позволяет эффективнее и быстрее инициировать процесс раскручивания, что значительно увеличивает энергоэффективность этого механизма. Эксперты считают, что этот подход может быть использован для разработки новых нанотехнологий, которые будут работать с аналогичными энергоэффективными механизмами.
