La replicación cromosómica de ADN requiere que las polimerasas de ADN estén atadas a abrazaderas deslizantes en forma de anillo que rodean el ADN y permiten una replicación procesiva de alta velocidad. Las abrazaderas deslizantes se cargan en el ADN mediante el complejo cargador de abrazaderas, un conjunto pentamérico de proteínas de la familia AAA+ de ATPasas.
Queremos comprender la función y el mecanismo de las cargadoras de abrazadera en detalle atómico. Las estructuras recientes de la cargadora de pinzas para bacteriófagos T4 en complex con ADN de plantilla de imprimación y la abrazadera deslizante han sugerido un modelo de trabajo para el mecanismo de la cargadora de pinzas como se muestra a continuación (ver Kelch et al Science 2011):
Nuestro modelo predice que la hidrólisis de ATP comienza al final de la espiral AAA+ y continúa de manera secuencial hasta la espiral, lo que resulta en la expulsión del cargador de pinzas del ADN y de la abrazadera cerrada. Nuestra hipótesis se ilustra en esta animación de tres eventos consecutivos de hidrólisis de ATP:
Probaremos estos modelos para el mecanismo de cargador de abrazadera utilizando una amplia gama de métodos bioquímicos, biofísicos y estructurales. Comprender el mecanismo del cargador de pinzas en detalle atómico tendrá implicaciones importantes para comprender la replicación del ADN, así como el mecanismo de los conjuntos de proteínas AAA+ relacionados. En última instancia, anticipamos el uso de nuestro conocimiento mecanicista para desarrollar nanodispositivos novedosos y efectores de moléculas pequeñas con función AAA+.