Replicatie van DNA is essentieel voor celdeling en de verspreiding van genetische informatie. Het proces is complex en omvat meerdere eiwitten die samenwerken om de twee strengen van de dubbele DNA-helix af te wikkelen en te scheiden.

Nieuwe cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM) beelden van een enzym genaamd helicase bieden het meest gedetailleerde beeld tot nu toe van hoe deze scheiding plaatsvindt. De afbeeldingen, gepubliceerd in het tijdschrift *Nature*, laten zien hoe helicase zijn ‘motorische’ domein gebruikt om langs het DNA-molecuul te lopen, terwijl zijn ‘afwikkelende’ domein de twee strengen scheidt.

Dit nieuwe begrip van de moleculaire mechanismen van helicase zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen die zich op dit enzym richten. Dergelijke medicijnen zouden kunnen helpen de groei van kankercellen te remmen, die voor hun proliferatie afhankelijk zijn van snelle DNA-replicatie.

Hoe helicase de dubbele DNA-helix scheidt

Helicase is een eiwit dat een sleutelrol speelt bij de replicatie van DNA. Het ontwindt de dubbele helix door de waterstofbruggen tussen de basenparen te verbreken en de twee strengen te scheiden.

De cryo-EM-beelden tonen helicase in actie, waarbij het motorische domein rond het DNA-molecuul is gewikkeld en het zich afwikkelende domein zich uitstrekt als een hand. Het motorische domein gebruikt de energie van ATP-hydrolyse om langs het DNA te bewegen, terwijl het afwikkelende domein de twee strengen scheidt.

De beelden laten ook zien dat helicase interageert met een eiwit dat enkelstrengs DNA-bindend eiwit (SSB) wordt genoemd. SSB helpt de gescheiden DNA-strengen te stabiliseren en te voorkomen dat ze opnieuw versmelten.

Implicaties voor kankertherapie

Het nieuwe inzicht in de moleculaire mechanismen van helicase zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen die zich op dit enzym richten. Dergelijke medicijnen zouden kunnen helpen de groei van kankercellen te remmen, die afhankelijk zijn van snelle DNA-replicatie om zich te kunnen vermenigvuldigen.

Een potentieel doelwit voor medicijnen is de interactie tussen helicase en SSB. Door deze interactie te verstoren, kan het mogelijk zijn om de helicase-activiteit te remmen en de scheiding van de DNA-strengen te voorkomen. Dit zou kunnen leiden tot de dood van kankercellen.

Cryo-EM is een krachtige nieuwe techniek die inzicht geeft in de moleculaire mechanismen van veel belangrijke biologische processen. De beelden van helicase in actie zijn een prachtig voorbeeld van deze kracht en het potentieel dat cryo-EM kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen.