Уточненные данные о структуре хеликазы — фермента, «расплетающего» двойную спираль ДНК — показали, что эта молекулярная машина может работать на манер нефтяной вышки, раскачивая «коромысло» взад и вперед. Результаты исследования публикует журнал , о них же сообщает пресс-релиз Брукхейвенской национальной лаборатории министерства энергетики США.Двойная нить ДНК — структура напряженная, и для работы с ней спираль требуется «расплести», разделив соединенные водородными связями цепочки. Эту задачу выполняют ферменты—хеликазы, которые участвуют и в репликации (копировании) ДНК, и в ее репарации («ремонте»), и в транскрипции (считывании информации для синтеза матричной РНК), и во множестве других жизненно важных процессов. Пространственную структуру CMG-хеликазы дрожжей ученые из Брукхейвенской лаборатории, Рокфеллеровского университета и Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук установили с помощью крио-электронной микроскопии.
В последнее время этот метод приобретает все большую популярность, поскольку не требует долгого, трудоемкого и часто интуитивного процесса получения белковых кристаллов, и может рассматривать молекулы непосредственно в растворе. После того, как ряд усовершенствований позволил довести разрешающую способность крио-электронной микроскопии до уровня, доступного традиционному рентгеноструктурному анализу, такие работы встречаются все чаще. На этот раз ученым удалось получить структурные данные со впечатляющим разрешением до 3,7 ангстрем.Сама по себе CMG-хеликаза — высококонсервативный и сложный комплекс, включающий 11 отдельных белковых доменов, близкий у архей и эукариот. Название хеликазы образовано из названий этих доменов, шесть из которых (Mcm2—7) образуют два кольца, которые охватывают одиночную нить ДНК. С ними гибко связаны домен Cdc45 и состоящий из четырех доменов комплекс GINS, которые участвуют в связывании других ферментов, необходимых, например, для репликации.
Как выяснили ученые, фермент может переходить между двумя альтернативными конформациями, так что одно из колец структуры Mcm2-7 раскачивается на неподвижной основе, подобно коромыслу «качалки» для добычи нефти. Связывание и гидролиз АТФ дает этому комплексу энергию для первого движения: кольцо доменов Mcm2-6—4 делает «шаг вперед» вдоль спирали ДНК, разделяя ее нити. Затем происходит отделение гидролизованной АДФ, и хеликаза возвращается в первоначальную конформацию, при которой остальные домены нагоняет впереди идущие.