Российские ученые выяснили строение синтезированной без матрицы ДНК

Исследователи из России с помощью атомно-силовой микроскопии изучили ДНК, полученную методом безматричного синтеза. Результаты их исследований опубликованы в Journal of Biomolecular Structure & Dynamics.

Молекулы ДНК в живом организме играют роль носителей генетической информации. В определенный момент эту информацию с ДНК бывает необходимо считать. Делает это фермент ДНК-полимераза, которому для начала работы нужна короткая затравка — праймер, комплиментарный небольшому участку материнской ДНК. Но в середине прошлого века исследователи из Стэнфордского университета выяснили, что некоторые прокариотические полимеразы способны синтезировать ДНК без какой-либо матрицы и праймера.

Тогда научное сообщество предположило, что этот синтез может быть артефактом, возникшим из-за загрязнения проб, так как синтез проходил не с совсем чистыми образцами ферментов. Но затем, в 1997 году, японские ученые сообщили, что ДНК-полимераза из морской архебактерии может синтезировать линейную двухцепочечную ДНК при полном отсутствии комплекса праймер — матрица. В этой работе исследователи уделили особое внимание чистоте реактивов и убедительно доказали, что обнаруженное ими явление — не ошибка. Такой феномен получил название безматричного синтеза, или синтеза ab initio.

Затем выяснилось, что добавление в пробу реакции ab initio помимо полимеразы других бактериальных ферментов — эндонуклеаз рестрикции или же их ближайших родственников — сайт-специфических никаз — делает этот синтез намного более эффективным. Эндонуклеазы — это ферменты, узнающие в последовательности ДНК определенный участок и разрезающие молекулу в этом месте по двум цепям. Сайт-специфические никазы имеют те же функции, но делают разрез только по одной цепи.

В новой работе ученые выяснили, что ДНК, синтезированная ab initio с ДНК-полимеразой Bst, обладает неоднородностью и сделана из нитей различной длины, некоторые из которых способны образовывать сетчатые структуры.

«На протяжении всей реакции новые молекулы возникают одновременно с полимеризацией уже синтезированных цепей. Присутствие сайт-специфической никазы из штамма бактерии Bacillus stearothermophilus в реакции ab initio влияет на длину и структуру синтезируемых молекул», — отметила одна из авторов исследования, старший научный сотрудник Лаборатории биофизики возбудимых сред Института теоретической биофизики РАН Валерия Антипова.

Исследователи предполагают, что изучаемый ими феномен демонстрирует, каким образом с помощью различных древнейших белковых молекул возникала генетическая информация на нашей планете. Помимо этого, новая работа имеет и практический аспект. Все дело в том, что у применяемых в настоящее время многочисленных способов амплификации нуклеиновых кислот имеется существенный недостаток — накопление продуктов реакции, которые затрудняют идентификацию специфических последовательностей.

Предполагается, что такие соединения появляются в результате реакции синтеза ab initio. Поскольку методы амплификации очень востребованы, например, для диагностики различных инфекционных агентов, устранение неспецифического течения реакции весьма актуально. Ученые предполагают, что новые результаты позволят им разработать способы ингибирования этой реакции или выявить возможный механизм образования продуктов синтеза.

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.