Репарация ДНК: лучше один раз увидеть...
Ученые проследили за сканированием ДНК ремонтными белками
NanoNewsNet по материалам ScienceDaily: Quantum Dots Spotlight DNA-Repair Proteins in Motion
Ремонтные белки эффективно сканируют наш геном, находят ошибки, прыгая как блохи между молекулами ДНК, скользя вдоль их цепочек и, возможно, делая остановки в подозрительных местах. Так считают ученые из Университета Питтсбурга (University of Pittsburgh), Университета Эссекса (University of Essex) и Университета Вермонта (University of Vermont), пометившие белки квантовыми точками, чтобы рассмотреть разворачивающиеся действия.
Все мы постоянно подвергаемся бомбардировке находящимися в окружающей среде токсинами, которые становятся причинами «ошибок» в наших ДНК. Поэтому система быстрой репарации очень важна для сохранения целостности ДНК-последовательностей и адекватной работы клетки, объясняет Беннет ван Хаутен (Bennett Van Houten), доктор философии, профессор отделения молекулярной онкологии и руководитель программы молекулярной и клеточной биологии рака Онкологического института Университета Питтсбурга (University of Pittsburgh Cancer Institute), профессор кафедры фармакологии и химической биологии Медицинской школы Университета Питтсбурга (University of Pittsburgh School of Medicine).
Как работает эта система – важный вопрос, который пока не имеет ответа, – говорит он. – Она должна быть в состоянии идентифицировать очень небольшие ошибки в трехмерной организации цепочек генов. Это все равно, что на каждой улице по всей стране найти выбоины и успеть отремонтировать их до следующего часа пик.
Ученые попытались раскрыть тайну, пометив два репарационных белка, UvrA и UvrB, квантовыми точками – полупроводниковыми нанокристаллами, светящимися разным цветом. Чтобы более четко разглядеть процесс, они также растянули обычно спирализованную молекулу ДНК в несколько прямых нитей.
Исследователи наблюдали, как белок UvrA случайным образом перепрыгивает от одной молекулы ДНК к другой, задерживаясь на одном месте в течение семи секунд. Но когда белок UvrA образовывал комплекс с двумя молекулами белка UvrB (UvrAB), начинал действовать новый более эффективный механизм: комплекс скользил вдоль нити ДНК в течение 40 секунд. Затем он также отделялся от одной молекулы ДНК и перепрыгивал к другой.
Если бактерия E.coli имеет только один комплекс UvrAB, 13 часов будет достаточно, чтобы был просканирован весь геном, – говорит ведущий исследователь Нейл М. Кэд (Neil M. Kad) (кафедра биологических наук, Университет Эссекса, Великобритания). – Около 40 комплексов, что сопоставимо с тем, что уже известно ученым, потребуется, чтобы просканировать ее геном за 20 минут – время деления бактерии.
В дополнении к случайным скачкам и скольжению ученые также наблюдали то, что они назвали «приостановленным движением», при котором перемещение комплекса UvrAB казалось медленнее и носило более целенаправленный характер.
Около одной трети исследованных нами подвижных молекул ведут себя именно таким образом, – говорит соавтор работы Дэвид М. Воршо (David M. Warshaw), профессор и декан факультета молекулярной физиологии и биофизики Университета Вермонта. – Приостановка движения может представлять собой проверку UvrAB-комплексами структурных аномалий, ассоциированных с повреждением ДНК.
Сейчас ученые изучают возможность того, что комплексы анализируют форму или химическую конфигурацию молекулы ДНК, взаимодействуя с ней. Ошибка может изменить локальную структуру ДНК, меняя ее совместимость с репарационными белками и, возможно, вызывая корректирующий ответ.
Результаты исследования опубликованы в Molecular Cell (Neil M. Kad et al., Collaborative Dynamic DNA Scanning by Nucleotide Excision Repair Proteins Investigated by Single- Molecule Imaging of Quantum-Dot-Labeled Proteins).
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
29.03.2010