26 luglio 2024
Riportiamo un saggio ibrido di ensemble e di una singola molecola per visualizzare e quantificare direttamente il movimento dell'elicasi Cdc45/Mcm2-7/GINS (CMG) marcata in fluorescenza, completamente ricostituita, su molecole di DNA lineari tenute in posizione in una trappola ottica.
Studiamo la dinamica del moto di diversi componenti del replosoma eucariotico a livello di singola molecola. Al fine di ottenere una profonda comprensione quantitativa di come le cellule possono duplicare il loro intero genoma, ad ogni ciclo cellulare. In una scoperta nel 2015, la replicazione del DNA eucariotico è stata completamente ricostituita in vitro da componenti proteici purificati.
E questo ci ha dato un grande controllo sul sistema. E da allora, è stato ampiamente utilizzato per rispondere a domande sulle diverse fasi della replicazione del DNA con risoluzione temporale e spaziale crescente. E questo è stato fatto utilizzando approcci complementari come la crioterapia EM e la biofisica a singola molecola.
Nel campo delle singole molecole, una delle maggiori sfide con questo sistema è il numero di proteine coinvolte e anche le concentrazioni alle quali questi componenti sono necessari per massimizzare l'efficienza della reazione complessiva, perché ciò può complicare l'imaging della singola molecola. Il protocollo qui descritto introduce un approccio ibrido in cui un complesso proteico viene prima assemblato in modo efficiente utilizzando la biochimica d'insieme prima di essere introdotto e studiato in un contesto di singola molecola. In questo modo si evita l'introduzione di due alte concentrazioni proteiche a livello di singola molecola.
Illustriamo questo approccio per studiare il comportamento dell'elicasi replicativa CMG sul DNA a livello di singola molecola dopo il suo assemblaggio attraverso la via basata sull'origine. Ma questo approccio può essere utilizzato anche per studiare la dinamica di molti altri tipi di complessi proteici leganti il DNA.
Questo studio presenta un saggio ibrido, collettivo e a singola molecola, per analizzare la dinamica del movimento dell'elicasi CMG su DNA lineare. Combinando biochimica collettiva e imaging a singola molecola, la ricerca mira a migliorare la comprensione dei processi di replicazione del DNA.
L'imaging quantitativo della dinamica dell'elicasi CMG completamente reistituita consente una riduzione del rischio meccanicistica nelle fasi iniziali della validazione dei bersagli della replicazione del DNA. Questo saggio ibrido, di tipo ensemble e single-molecola, offre una risoluzione senza precedenti per analizzare i complessi passaggi di assemblaggio e attivazione delle proteine, fornendo un livello predittivo di affidabilità nei bersagli della replicazione del DNA in fase di scoperta. L'approccio è direttamente rilevante per i team biofarmaceutici che intendono selezionare i bersagli del macchinario di replicazione e ottimizzare le strategie di identificazione dei composti promettenti.
Questo saggio ibrido unisce la biochimica d'insieme all'analisi di singole molecole, posizionandosi all'interfaccia tra la fase iniziale della scoperta e l'identificazione di composti promettenti per bersagli della replicazione del DNA.