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研究人员利用冷冻电子显微镜推进乳腺癌 卵巢癌研究

使用先进的成像技术,梅奥诊所的科学家们对 BRCA1-BARD1 蛋白复合物提供了前所未有的了解,该蛋白复合物通常在乳腺癌或卵巢癌患者中发生突变。他们的论文发表在Nature 上,确定了 BRCA1-BARD1 如何发挥作用的各个方面,支持未来的转化研究、癌症预防工作和药物开发。

“BRCA1-BARD1 对 DNA 修复很重要。它与癌症直接相关,因为在癌症患者中发现了数百个 BRCA1 和 BARD1 基因突变,”梅奥诊所结构生物学家和生物化学家 Georges Mer 博士说谁是论文的主要作者。“但没有人知道这些突变或未知意义的变异是否易患癌症,因为我们不知道这些变异是否位于对功能很重要的 BRCA1-BARD1 区域。现在因为我们可以看到如何BRCA1-BARD1 起作用,我们很清楚 BRCA1-BARD1 的哪些区域对功能很重要。”

在细胞中,DNA 和组蛋白的复合物复合成所谓的染色质,并包装成称为核小体的束。DNA 损伤反应蛋白需要接近染色质来修复受损的 DNA。BRCA1-BARD1 有助于修复断裂的 DNA 链,这有助于细胞的维持和存活。但如果这是癌细胞用来在化疗中存活的策略,那么它也是一种可能被阻断或失活的功能。

冷冻电子显微镜和核磁共振波谱

“我们使用了两种技术——冷冻电子显微镜和核磁共振波谱——以接近原子的分辨率来了解 BRCA1-BARD1 如何与核小体、染色质的重复单位以及 BRCA1-BARD1 如何修饰染色质,”博士解释说。梅尔。

在冷冻电子显微镜中,纯化的 BRCA1-BARD1 与核小体结合,统称为大分子,被快速冷冻,然后使用电子显微镜成像。大分子在样品中以各种方式定向,因此计算机程序评估所有定向数据以创建 3D 结构。Mer 博士和他的团队还使用核磁共振波谱检查了 BRCA1-BARD1 核小体复合物,该波谱使用强磁铁探测大分子内原子的相对位置。使用这些成像工具,科学家们可以将 BRCA1-BARD1 可视化,并揭示该复合体的新功能。

“我们展示了 BRCA1-BARD1 如何将泛素附着到核小体上,但我们还确定 BRCA1-BARD1 识别已经附着在核小体上的泛素,这是 DNA 断裂的信号,”Mer 博士说。“我们发现了一种意外的串扰,BRCA1-BARD1 对泛素的识别增强了其泛素附着活性,这有助于我们更好地了解 BRCA1-BARD1 如何发挥其功能。”

研究人员根据冷冻电子显微镜数据制作了一段视频,以显示蛋白质复合物与核小体相互作用的位置。

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