కవ్లీ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ డెల్ఫ్ట్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీ మరియు IMP వియన్నా బయోసెంటర్ శాస్త్రవేత్తలు మన క్రోమోజోమ్‌లను ఆకృతి చేసే మాలిక్యులర్ మోటార్‌ల యొక్క కొత్త ఆస్తిని కనుగొన్నారు. ఆరు సంవత్సరాల క్రితం ఈ SMC మోటారు ప్రోటీన్లు మన DNAలో పొడవాటి లూప్‌లను తయారు చేస్తాయని వారు కనుగొన్నారు, అయితే ఈ మోటార్లు అవి ఏర్పడే లూప్‌లలో గణనీయమైన మలుపులను కూడా ఉంచాయని వారు ఇప్పుడు కనుగొన్నారు. ఈ పరిశోధనలు మన క్రోమోజోమ్‌ల నిర్మాణం మరియు పనితీరును బాగా అర్థం చేసుకోవడంలో సహాయపడతాయి. ట్విస్టెడ్ DNA లూపింగ్ యొక్క అంతరాయం ఆరోగ్యాన్ని ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందనే దానిపై కూడా వారు అంతర్దృష్టిని అందిస్తారు-ఉదాహరణకు, -cohesinopathies- వంటి అభివృద్ధి చెందుతున్న వ్యాధులలో. శాస్త్రవేత్తలు తమ పరిశోధనలను సైన్స్ అడ్వాన్సెస్‌లో ప్రచురించారు.
చిన్న DNA లూప్‌లు క్రోమోజోమ్ ఫంక్షన్‌లను నియంత్రిస్తాయి
అయితే, సంపీడనం సరిపోదు. కణాలు దాని పనితీరును ప్రారంభించడానికి క్రోమోజోమ్ నిర్మాణాన్ని కూడా నియంత్రించాలి. ఉదాహరణకు, జన్యు సమాచారాన్ని యాక్సెస్ చేయవలసి వచ్చినప్పుడు, DNA స్థానికంగా చదవబడుతుంది. ప్రత్యేకించి ఒక కణం విభజించబడే సమయం ఆసన్నమైనప్పుడు, DNA ముందుగా అన్‌ప్యాక్ చేసి, డూప్లికేట్ చేసి, ఆపై సరిగ్గా రెండు కొత్త కణాలుగా విభజించాలి. SMC కాంప్లెక్స్‌లు (క్రోమోజోమ్‌ల స్ట్రక్చరల్ మెయింటెనెన్స్) అని పిలువబడే ప్రత్యేక ప్రోటీన్ యంత్రాలు ఈ ప్రక్రియలలో కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. కొన్ని సంవత్సరాల క్రితం, డెల్ఫ్ట్ మరియు ఇతర ప్రదేశాలలోని శాస్త్రవేత్తలు ఈ SMC ప్రోటీన్లు మన DNAలో పొడవైన లూప్‌లను తయారు చేసే పరమాణు మోటార్లు అని మరియు ఈ లూప్‌లు క్రోమోజోమ్ పనితీరుకు కీలకమైన నియంత్రకాలు అని కనుగొన్నారు.
మన కణాల పోరాటం
సూది మొన కంటే చాలా చిన్న ప్రదేశంలో రెండు మీటర్ల తాడును అమర్చడానికి ప్రయత్నిస్తున్నట్లు ఊహించుకోండి-మీ శరీరంలోని ప్రతి కణం దాని చిన్న కేంద్రకంలోకి దాని DNAని ప్యాక్ చేస్తున్నప్పుడు ఎదుర్కొనే సవాలు. దీనిని సాధించడానికి, ప్రకృతి తెలివిగల వ్యూహాలను ఉపయోగిస్తుంది, DNAను కాయిల్స్‌లోని కాయిల్స్‌గా తిప్పడం, -సూపర్‌కాయిల్స్- అని పిలవబడేవి (విజువలైజేషన్ కోసం చిత్రాలను చూడండి) మరియు కాంపాక్ట్ నిల్వ కోసం ప్రత్యేక ప్రోటీన్ల చుట్టూ చుట్టడం.
కొత్త ట్విస్ట్
TU డెల్ఫ్ట్‌లోని సీస్ డెక్కర్ ల్యాబ్‌లో, పోస్ట్‌డాక్స్ రిచర్డ్ జానిస్సెన్ మరియు రోమన్ బార్త్ ఇప్పుడు ఈ గమ్మత్తైన పజిల్‌ను ఛేదించడంలో సహాయపడే ఆధారాలను అందజేస్తున్నారు. వారు మాగ్నెటిక్ ట్వీజర్‌లను ఉపయోగించడానికి కొత్త మార్గాన్ని అభివృద్ధి చేశారు, దీని ద్వారా వారు వ్యక్తిగత SMC ప్రోటీన్లు DNAలో లూపింగ్ స్టెప్స్‌ని చూడగలరు. ముఖ్యముగా, SMC ప్రోటీన్ DNA లోని ట్విస్ట్‌ను మారుస్తుందా అని కూడా వారు పరిష్కరించగలిగారు. మరియు ఆశ్చర్యకరంగా, బృందం అది చేసిందని కనుగొంది: మానవ SMC ప్రోటీన్ కోహెసిన్ DNAని లూప్‌లోకి లాగడమే కాకుండా, లూప్‌ను సృష్టించే ప్రతి దశలో DNAని ఎడమ చేతి మార్గంలో 0.6 మలుపులు తిప్పుతుంది.
SMC ప్రోటీన్ల పరిణామంలో ఒక సంగ్రహావలోకనం
ఇంకా ఏమిటంటే, ఈ మెలితిప్పిన చర్య మానవులకు ప్రత్యేకమైనది కాదని బృందం కనుగొంది. ఈస్ట్‌లోని సారూప్య SMC ప్రోటీన్లు అదే విధంగా ప్రవర్తిస్తాయి. ఆశ్చర్యకరంగా, మానవ మరియు ఈస్ట్ నుండి వచ్చే అన్ని రకాల SMC ప్రోటీన్లు ఒకే మొత్తంలో ట్విస్ట్‌ను జోడిస్తాయి – అవి ప్రతి DNA లూప్ ఎక్స్‌ట్రాషన్ స్టెప్‌లో ప్రతిదానికీ DNA 0.6 సార్లు మారుతాయి. పరిణామ సమయంలో DNA వెలికితీత మరియు ట్విస్టింగ్ మెకానిజమ్‌లు చాలా కాలం పాటు ఒకే విధంగా ఉన్నాయని ఇది చూపిస్తుంది. మానవులలో, ఈస్ట్ లేదా మరేదైనా కణంలో DNA లూప్ చేయబడినా – ప్రకృతి అదే వ్యూహాన్ని ఉపయోగిస్తుంది.
ముఖ్యమైన ఆధారాలు
ఈ కొత్త రకం మోటారు యొక్క పరమాణు యంత్రాంగాన్ని పరిష్కరించడానికి ఈ కొత్త పరిశోధనలు అవసరమైన ఆధారాలను అందిస్తాయి. అదనంగా, DNA లూపింగ్ మన క్రోమోజోమ్‌ల సూపర్‌కాయిలింగ్ స్థితిని కూడా ప్రభావితం చేస్తుందని వారు స్పష్టం చేస్తున్నారు, ఇది జన్యు వ్యక్తీకరణ వంటి ప్రక్రియలను నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. చివరగా, ఈ SMC ప్రోటీన్లు కార్నెలియా డి లాంగే సిండ్రోమ్ వంటి వివిధ వ్యాధులకు సంబంధించినవి మరియు ఈ తీవ్రమైన అనారోగ్యాల యొక్క పరమాణు మూలాలను తెలుసుకోవడానికి ఈ ప్రక్రియల గురించి బాగా అర్థం చేసుకోవడం చాలా అవసరం.
ప్రచురణ:
R. Janissen1,*, R. Barth1,*, IF డేవిడ్సన్2, J.-M. పీటర్స్2, సి. డెక్కర్1,-. అన్ని యూకారియోటిక్ SMC ప్రోటీన్లు ప్రతి DNA-లూప్-ఎక్స్‌ట్రషన్ స్టెప్‌లో -0.6 ట్విస్ట్‌ను ప్రేరేపిస్తాయి, సైన్స్ అడ్వాన్సెస్, 13 డిసెంబర్ 2024; DOI 10.1126/sciadv.adt1832
అనుబంధాలు: 1 డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ బయోనానోసైన్స్, కావ్లీ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ నానోసైన్స్ డెల్ఫ్ట్, డెల్ఫ్ట్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీ, డెల్ఫ్ట్, నెదర్లాండ్స్. 2 రీసెర్చ్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ మాలిక్యులర్ పాథాలజీ, వియన్నా బయోసెంటర్, వియన్నా, 1030, ఆస్ట్రియా. *ఈ రచయితలు ఈ పనికి సమానంగా సహకరించారు. -సంబంధిత రచయిత: c.dekker@tudelft.nl
