Ученые нашли белок, который восстанавливает ДНК
Исследователи утверждают, что выявили белок, который способен напрямую останавливать повреждения ДНК, а также обладает универсальностью, что теоретически позволяет интегрировать его в любой организм, делая его перспективным кандидатом для создания вакцины против рака.
Данный белок, известный как DdrC, был обнаружен у выносливой маленькой бактерии Deinococcus radiodurans. DdrC выявляет повреждения ДНК, предотвращает их дальнейшее развитие и сигнализирует клетке о необходимости начать процесс восстановления. Помимо этого, особенность DdrC заключается в его автономности: он способен выполнять свою функцию без помощи других белков.
Ученые из Западного университета в Канаде внедрили DdrC в обычную бактерию кишечной палочки. «К нашему удивлению, это сделало бактерию более устойчивой к повреждениям от ультрафиолетового излучения в 40 раз», — говорит биохимик Роберт Сабла, первый автор нового исследования. «Это редкий случай, когда один белок функционирует как полноценный и независимый механизм», — добавляет он.
Неконтролируемое повреждение ДНК может приводить к различным заболеваниям. Например, ультрафиолетовые лучи способны нарушать целостность ДНК в клетках кожи, увеличивая риск развития рака кожи. Возможность предотвращать или устранять такое повреждение, могло бы значительно снизить число заболеваний и спасти жизни.
«Создание системы, подобной DdrC, которая бы постоянно мониторила клетки и устраняла повреждения сразу же после их появления, могло бы стать основой для потенциальной вакцины против рака», — утверждает Роберт Сабла. Бактерия Deinococcus radiodurans, очевидно, является подходящим источником для поиска такого инструмента. Эта бактерия может выживать при дозах радиации, в тысячи раз превышающих те, которые смертельны для человеческой клетки.
Помимо этого было обнаружено, что эта бактерия может выживать на внешней поверхности Международной космической станции и в условиях, схожих с поверхностью Марса. «В клетках человека, если в геноме, состоящем из миллиардов пар оснований, возникают более двух разрывов, клетка теряет способность к восстановлению и погибает», — объясняет Роберт Сабла. «Но в случае с DdrC этот белок помогает клетке восстанавливать сотни поврежденных фрагментов ДНК, формируя из них целостный геном».
Исследователи использовали мощный рентгеновский луч канадского источника света, чтобы изучить трехмерную структуру белка DdrC и понять, как он выполняет свои функции. Они выяснили, что этот белок движется вдоль цепочки ДНК, сканируя повреждения на одной или обеих нитях. Обнаружив одноцепочечный, либо двуцепочечный разрыв, он связывается с ним и начинает искать другой разрыв того же типа.
Когда DdrC находит два одноцепочечных разрыва, он обездвиживает их, уплотняя этот сегмент ДНК. При наличии двуцепочечных разрывов, он действует аналогично, оборачивая два свободных конца вместе, образуя кольцо — как будто завязывая петлю на шнурках.
Эти процессы не только предотвращают дальнейшее ухудшение повреждений, но и сигнализируют клеточным механизмам, что нужно прийти и исправить разрывы.
Одним из преимуществ улучшенного восстановления ДНК является возможность адаптации этого механизма для генной инженерии, разработки вакцин против рака и создания устойчивых к изменению климата культур. «DdrC — это только один из сотен потенциально полезных белков в этой бактерии», — говорит Сабла. «Следующий шаг — исследовать дальше, посмотреть, какие еще механизмы использует эта клетка для восстановления своего генома — потому что мы уверены, что найдем множество полезных инструментов, о которых пока не имеем представления и не знаем, как они могут быть полезны, пока не изучим их».
Ранее ученые из Тулейнского университета обнаружили, что препарат, созданный для борьбы с раком, оказывает эффективное воздействие на уменьшение уровня ВИЧ-инфекции в мозге. Исследование было опубликовано в журнале Brain. Они выяснили, что препарат, предназначенный для борьбы с раком, воздействует на определенные клетки иммунной системы в мозге, где находится вирус ВИЧ, и приводит к их уничтожению.
