Memperbaiki kerusakan gen dengan cepat dan lengkap dapat menjadi masalah hidup atau mati bagi sebagian besar organisme. Bahkan perubahan paling sederhana pada urutan risiko bencana, terutama jika kode yang dimodifikasi bertanggung jawab atas fungsi kritis.

Selama setengah abad terakhir, ahli biologi telah mempelajari mekanisme yang terlibat dalam perakitan sebagian besar langkah-langkah kunci yang terlibat dalam membuat perbaikan sepenuh hati dalam DNA. Namun, sebagian dari proses itu tetap tidak jelas.

Dengan menandai enzim kunci dan DNA dengan tag fluoresen dan menyaksikan proses perbaikan berlangsung secara real time di Escherichia coli Model, peneliti dari Universitas Uppsala di Swedia mengisi rincian yang hilang tentang bagaimana bakteri menemukan pola yang mereka andalkan untuk menjaga perbaikan genetik bebas dari kesalahan.

Salah satu trik yang digunakan sebagian besar makhluk hidup untuk menjaga agar kodenya tetap teratur adalah prosesnya rekombinasi homolog, persamaan biologis dari membandingkan dua versi skrip yang berbeda untuk memastikan bahwa versi tersebut tidak secara tidak sengaja menimbulkan kesalahan.

Dengan memegang salinan urutan yang tidak rusak di sebelah tugas perbaikan, sel dapat memastikan bahwa tidak ada perubahan yang terjadi saat ujung yang dipotong direkatkan.

Ahli biologi molekuler telah mengetahui selama beberapa waktu bahwa Protein rekombinase rica Ini memainkan peran utama dalam mengelola proses ini. Ini adalah enzim penting dalam menjaga integritas DNA salinannya Ini ditemukan di hampir setiap spesies yang dipelajari.

Ketika ‘tangga’ untai ganda DNA benar-benar rusak, sekelompok protein bekerja untuk mengambil ujung yang terputus dan memangkasnya dengan rapi sehingga RecA dapat menetap dan melakukan tugasnya.

Membentang menjadi blok yang panjang, protein ini mencakup untaian protein dan DNA yang mampu menempel pada untai yang rusak dan untai kedua yang utuh dari DNA yang tidak terputus.

Banyak ulama yang tahu. Dari sana, kawat perlu menemukan urutan yang benar untuk dijadikan sebagai titik perbandingan. Bagaimana untaian melakukan penelitian ini dalam waktu yang cukup singkat telah menjadi misteri selama lebih dari 50 tahun, yang mengalikan jutaan pasangan basa yang harus diperiksa di tengah liku-liku kromosom yang kompleks.

Untuk lebih memahami waktu dan navigasi enzim di tempat kerja, para peneliti mengembangkan ribuan bakteri koli Sel-sel berada di dalam serangkaian saluran kecil yang memungkinkan mereka melacak bakteri individu saat mereka bereksperimen.

Dengan sel-sel di tempat, para ilmuwan membuat istirahat menit dalam DNA menggunakan CRISPR Pengeditan gen, memberi label pada ujung yang terputus dengan penanda fluoresen untuk memvisualisasikan lokasi fraktur di bawah mikroskop.

“Chip kultur mikrofluida memungkinkan kita untuk secara bersamaan mengikuti nasib ribuan bakteri individu dan untuk mengontrol gangguan DNA yang disebabkan oleh teknologi CRISPR secara tepat waktu,” Dia berkata Ahli biologi molekuler Universitas Uppsala, Jacob Wiktor.

Akhirnya, gunakan Antibodi Untuk menemukan utas RecA ketika mereka menetap dan mulai mencari di perpustakaan mereka.

Laporkan peringatan bahan kimia kepada tim ketika seluruh proses perbaikan telah selesai. Rata-rata, hanya butuh 15 menit untuk bakteri koli untuk menyelesaikan pekerjaan.

Anehnya, hanya butuh sembilan menit bagi protein untuk menemukan template yang tepat.

Rahasianya tampaknya terletak pada konstruksi untaian nukleoprotein RecA. Benang ini berjalan melalui sel, meraih kromosom dan meluncur ke bawah untuk mencari kecocokan dengan urutan dalam genggamannya.

Meskipun ini mungkin tidak tampak efektif, itu benar-benar tidak berbeda dengan berjalan metodis di lorong perpustakaan untuk mencari buku yang cocok dengan nomor panggilan dari katalog.

“Karena ujung DNA tertanam dalam serat ini, cukup untuk setiap segmen untaian untuk menemukan templat yang berharga, sehingga pencarian secara teoritis dikurangi dari tiga menjadi dua dimensi,” Dia berkata Arvid Geno.

“Model kami menunjukkan bahwa ini adalah kunci untuk perbaikan simetri yang cepat dan sukses.”

Sementara penelitian ini telah dilakukan pada bakteri, fakta bahwa RecA serupa di seluruh biosfer membuatnya relevan dengan tubuh kita.

Sekarang kita tahu bagaimana prosesnya bekerja, kita dapat mulai mencari tanda-tanda situasi di mana perbaikan DNA kita salah, membuka jalan untuk memahami asal-usul penyakit seperti kanker.

Penelitian ini dipublikasikan di sifat pemarah.