Ученые исследовали динамику работы белка, восстанавливающего ДНК

Сибирские ученые пронаблюдали за работой фермента репарации NEIL1 в реальном времени. Регистрируя флуоресценцию белка и синтетических олигонуклеотидов, исследователи выявили процесс взаимодействия белка и ДНК. О результатах ученые сообщают в Journal of Molecular Biology.

ДНК человека состоит из строительных блоков — нуклеотидов, каждый из которых представляет собой одно азотистое основание, одну дезоксирибозу и один остаток фосфорной кислоты, соединенные химической связью. Под действием УФ-лучей, окислительного стресса, радиации, некоторых химических реагентов и просто в ходе жизнедеятельности клеток ДНК накапливает небольшие повреждения. Чаще всего повреждения происходят в азотистых основаниях. В ДНК человека — 3,2 миллиарда нуклеотидов, поврежденный участок может отличаться лишь несколькими атомами, а одних только окислительных повреждений в сутки накапливается порядка 10 тысяч. Масштаб работ — гигантский. Но эту задачу выполняют белки репарации.

Один из ферментов репарационной машинерии — NEIL1 — инициирует первый шаг починки. Он разыскивает поврежденные основания, выворачивает их наружу и отрезает от спирального остова ДНК. Далее на место происшествия привлекаются остальные участники процесса. Белок NEIL1 активируется в период синтеза второй копии ДНК, то есть прямо перед началом деления клетки. Поэтому ученые признали белок ответственным за репарацию ДНК в период удвоения.

До сих пор была известна только статичная структура белка, что дает мало информации о механизме его работы. Сибирские исследователи первыми зарегистрировали процесс взаимодействия фермента с ДНК в режиме реального времени. Для этого они наблюдали интенсивность флуоресценции белка.

«В молекуле фермента содержатся остатки триптофана, флуоресцирующие сами по себе. С ДНК сложнее: для того чтобы регистрировать изменения в ней, мы используем синтетические дуплексы олигонуклеотидов, которые помимо поврежденного нуклеотида содержат флуоресцентную группу», — объясняет Никита Кузнецов, соавтор исследования, доктор химических наук, старший научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН.

Ученые выяснили, что в процессе узнавания поврежденной ДНК фермент претерпевает конформационные изменения. Можно сказать, он «думает», постепенно изменяя свою структуру, перед тем как образовать комплекс с поврежденным нуклеотидом.

«Вначале фермент гликозилаза связывается с ДНК в произвольном месте, а затем начинает поиск поврежденных оснований, перемещаясь вдоль молекулы, как иголка проигрывателя по дорожке пластинки, — говорит исследователь. — У фермента есть несколько аминокислотных остатков, и мы выяснили, что один из них всегда выступает сенсором, сигнализирующим о проблемных участках. В таких местах гликозилаза останавливается, инициирует изгибание ДНК и выворачивание поврежденного нуклеотида. В эту полость встраиваются аминокислотный остаток-сенсор и еще несколько помощников. На каждом из этих шагов происходит специфическое узнавание и верификация, фермент все больше убеждается в отсутствии или присутствии повреждения».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.