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美国科学院院士庄小威团队开拓测量DNA与蛋白质相互作用新技术
发布日期: 2019-08-07  访问量:
  许多基因组处理反应,包括转录、复制和修复,都会产生DNA旋转。直接测量DNA旋转的方法,如转子珠跟踪、角度光学捕获和磁性镊子,有助于揭示一系列基因组加工酶的作用机制,包括RNA聚合酶(RNAP),gyrase,病毒DNA包装机器和DNA重组酶。尽管旋转测量有可能改变我们对基因组处理反应的理解,但测量DNA旋转仍然是一项艰巨的任务。现有方法的时间分辨率不足以跟踪在生理条件下由许多酶诱导的旋转,并且测量通量通常较低。
  2019年7月17日,哈佛大学庄小威团队在Nature在线发表题为“Rotation tracking of genome-processing enzymes using DNA origami rotors”的研究论文,该研究通过应用ORBIT跟踪RecBCD介导的DNA解旋,揭示了RecBCD启动的机制;当应用于RNAP的研究时,ORBIT允许研究人员在转录过程中观察单碱基对的旋转步骤。研究证明了DNA纳米技术在机械研究中扩增生物分子运动的能力。考虑到该方法的旋转跟踪功能仅需要标准荧光显微镜,并且折纸转子的结构特性可以轻松定制,ORBIT将在旋转测量和酶机制研究中有广泛的应用。结合使用外部电场操纵DNA折纸的能力,该方法可以进一步实现单分子力和扭矩光谱的高通量平台。
  该研究描述了在RecBCD诱导的DNA解旋期间发生的一系列事件-包括起始,进行性易位,暂停和回溯-并且揭示了涉及可逆的ATP非依赖性DNA展开和RecB运动的参与的起始机制。在通过RNAP转录期间,研究人员直接观察到对应于单碱基对的解旋的旋转步骤。ORBIT将能够研究蛋白质和DNA之间的广泛相互作用。