Wissenschaftler der Moskauer Staatlichen Universität. Lomonossow identifizierte mehrere neue Mechanismen, die die Lesbarkeit steuern
Die DNA-Doppelhelix ist wie eine Schraube.Es wird angenommen, dass es gleichzeitig über die Oberfläche der Proteine seiner Hülle gleiten und scrollen kann. Wir konnten zeigen, dass dieser Prozess aufgrund lokaler Verformungen von DNA und Histonproteinen stufenweise abläuft. Zuerst dreht sich ein DNA-Stück und dann das nächste – eine Art Raupen-Schrauben-Mechanismus.
Alexey Shaitan, einer der Autoren der Arbeit, führender Forscher an der Moskauer Staatsuniversität
Gesamtlänge aller DNA-Moleküle aus menschlichen Chromosomenbeträgt etwa 2 Meter. Unsere Zellen komprimieren DNA-Stränge zehntausend Mal, um in den Zellkern zu passen. Beispielsweise wickelt eine Zelle einen DNA-Strang um spezielle molekulare „Spulen“ aus Histonproteinen. Dadurch kann das Genom sehr kompakt verpackt werden, ein erheblicher Teil des DNA-Strangs ist jedoch in diesen Strukturen verborgen.
Wie genau finden DNA-Bewegungen im Nukleosom statt?blieb bis vor kurzem unklar. Um dies zu bewältigen, simulierten die Wissenschaftler die Molekulardynamik von Nukleosomen auf atomarer Ebene auf dem Lomonosov-2-Supercomputer in einer für Computersimulationen langen Rekordzeit von 15 Mikrosekunden. Das heißt, der Supercomputer fungierte als eine Art Computermikroskop, das es ermöglichte, die Mechanismen der DNA-Bewegung im Genom zu untersuchen.
Dank dessen konnten Shaitan und seine Kollegen aufspürenwie sich ein DNA-Strang von Proteinen löst, wie sich seine Struktur verändert und welche Faktoren die Bewegung einer Nukleotidkette sowie ihre Wiederverbindung mit Proteinknäueln beeinflussen.
Die Studie leistet auch einen wichtigen Beitrag zur Entschlüsselung der Mechanismen der Genomfunktion.
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