Título: A maquinaria de proteínas capturada no meio da ação revela mecanismos de ligação e envolvimento do DNA para iniciar a replicação

Autores: Benjamim Schwartz, et al.

Fonte: bioRxiv (2022)

Resumo:

A replicação do DNA é um processo biológico fundamental que garante a duplicação precisa do material genético durante a divisão celular. Para iniciar a replicação, um complexo proteico especializado conhecido como carregador helicase-helicase se liga e envolve a dupla hélice do DNA, desenrolando os fios firmemente enrolados e criando uma forquilha de replicação. No entanto, os mecanismos precisos pelos quais este complexo se liga e envolve o DNA permanecem indefinidos.

Em um avanço notável, os pesquisadores capturaram o complexo carregador de helicase-helicase em ação intermediária usando microscopia crioeletrônica, uma poderosa técnica de imagem que permite a visualização de estruturas biomoleculares com resolução quase atômica. Suas descobertas, relatadas no servidor de pré-impressão bioRxiv, lançam uma luz sem precedentes sobre as intrincadas interações entre a maquinaria das proteínas e o DNA, fornecendo insights cruciais sobre as etapas iniciais da replicação do DNA.

As imagens de alta resolução revelaram que o complexo helicase-helicase loader forma uma estrutura em forma de anel que circunda o DNA, com as proteínas carregadoras de helicase segurando a dupla hélice do DNA e as proteínas helicase posicionadas atrás delas, prontas para desenrolar as cadeias de DNA. Este arranjo sugere que as proteínas carregadoras de helicase desempenham um papel crítico na ligação ao DNA, estabilizando o complexo em torno do DNA e preparando-o para o início da replicação.

Análises posteriores revelaram as interações específicas entre as proteínas carregadoras de helicase e a estrutura do DNA, revelando os mecanismos moleculares pelos quais o complexo se liga ao DNA. Essas interações envolvem vários resíduos de aminoácidos dentro das proteínas carregadoras de helicase que formam ligações de hidrogênio e contatos de van der Waals com os fosfatos de DNA, garantindo uma aderência segura ao material genético.

Além disso, os pesquisadores identificaram uma região ligante flexível dentro das proteínas carregadoras de helicase que lhes permite adaptar sua conformação à variação da sequência de DNA. Esta flexibilidade é essencial para que o complexo acomode as diferentes sequências de DNA encontradas durante a replicação, garantindo o desenrolamento eficiente da dupla hélice.

Essas descobertas fornecem uma compreensão molecular detalhada de como o complexo carregador helicase-helicase reconhece, se liga e envolve o DNA para iniciar a replicação. Este conhecimento aprofunda a nossa compreensão dos mecanismos fundamentais subjacentes à replicação do DNA, abrindo caminho para futuras pesquisas sobre fidelidade de replicação, doenças genéticas e o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.