Biyokimyacılar Işık Kullanarak DNA İşlevlerini Açıp Kapatıyor

Biyokimyacılar, fotokaj gruplarını aktarmak için protein mühendisliğini kullanır. DNA.

DNA (deoksiribonükleik asit) dünyadaki yaşamın temelidir. DNA’nın işlevi, bir organizmanın gelişmesi, çalışması ve çoğalması için ihtiyaç duyduğu tüm genetik bilgiyi depolamaktır. Esasen her hücrede bulunan biyolojik bir kullanım kılavuzu.

Biyokimyacılar Münster Üniversitesi şimdi DNA’nın biyolojik işlevlerini ışık yardımıyla kontrol etmek için bir strateji geliştirdiler. Bu, araştırmacıların hücrede meydana gelen farklı süreçleri daha iyi anlamalarını ve kontrol etmelerini sağlar – örneğin epigenetik, DNA’daki temel kimyasal değişim ve düzenleyici kaldıraç.

Sonuçlar dergide yayınlandı Angewandte Chemie.

Arka plan ve metodoloji

Hücrenin işlevleri özel moleküllere, enzimlere bağlıdır. Enzimler, hücrede kimyasal reaksiyonlar gerçekleştiren proteinlerdir. Metabolik ürünleri sentezlemeye, DNA moleküllerinin kopyalarını oluşturmaya, hücrenin faaliyetleri için enerjiyi dönüştürmeye, DNA’yı epigenetik olarak değiştirmeye ve belirli molekülleri parçalamaya yardımcı olurlar.

Münster Üniversitesi Biyokimya Enstitüsü’nden Prof. Andrea Rentmeister başkanlığındaki bir araştırma ekibi, bu işlevleri daha iyi anlamak ve izlemek için sözde bir enzimatik kademeli reaksiyon kullandı. Farklı enzimleri içeren bu ardışık reaksiyon adımları dizisi, ışıkla ışınlama yoluyla uzaklaştırılabilen fotokaj gruplarının – kimyasal grupların – DNA’ya aktarılmasını mümkün kılar. Daha önce çalışmalar, yalnızca küçük kalıntıların (metil grupları gibi küçük modifikasyonlar) çok seçici bir şekilde DNA’ya aktarılabildiğini göstermişti. RNA (ribonükleik asit) veya proteinler.

Çalışmanın baş yazarlarından biri ve Biyokimya Enstitüsü’nde bir doktora öğrencisi olan Nils Klöcker, “Çalışmamızın bir sonucu olarak, az önce bahsedilen fotokaj grupları gibi daha büyük kalıntıları veya modifikasyonları transfer etmek artık mümkün” diyor. Biyokimya Enstitüsünde de çalışan yapısal biyolog Prof. Daniel Kümmel ile birlikte çalışarak, moleküler düzeyde değişen aktivitenin temelini açıklamak da mümkün oldu.

Münster araştırmacıları, 2018’de Nobel ödülünün verildiği bir yöntem olan sözde protein mühendisliğini kullanarak, kademeli olarak bir enzim tasarladı ve DNA işlevlerini ışık aracılığıyla açıp kapatmayı mümkün kıldı. Protein tasarımının yardımıyla, enzimlerin substrat spektrumunu genişletmek mümkün oldu – bu durumda, metiyonin adenosiltransferazlar (MAT’lar). Araştırmacılar çalışmalarında iki MAT’ı inceledi. Gerçekleştirilen modifikasyonlar, genişletilmiş bir substrat spektrumuna sahip diğer MAT’lerin geliştirilmesi için bir başlangıç ​​noktası sunar.

“Bu MAT’leri diğer enzimlerle birleştirmek, gelecekteki hücresel uygulamalar için potansiyele sahiptir. Bu, epigenetik çalışmalarda diğer enzimler için yerinde üretilen, doğal olmayan maddelerin uygulanması için önemli bir adım, ”diyor Andrea Rentmeister.