Новый белок останавливает повреждение ДНК

Исследователи из Университета Западного Онтарио обнаружили белок, обладающий уникальной способностью останавливать повреждение ДНК. Это открытие может лечь в основу разработки вакцин против рака и создания сельскохозяйственных культур, устойчивых к суровым условиям, вызванным изменением климата.

Белок, названный DdrC (от DNA Damage Repair Protein C), был найден в довольно распространённой бактерии Deinococcus radiodurans, которая обладает необычайной способностью выживать в условиях, повреждающих ДНК — например, при радиации, в 5000–10 000 раз превышающей смертельную для обычной человеческой клетки дозу. Deinococcus также превосходно восстанавливает уже повреждённую ДНК.

Ведущий исследователь Роберт Сабла сравнивает её с игроком в НФЛ, который играет без шлема и защиты: «Он получал бы сотрясение мозга и множественные переломы в каждой игре, но чудесным образом полностью восстанавливался бы за ночь к следующей тренировке». DdrC оказался ключевым игроком в этом процессе восстановления.

Каждая клетка имеет механизм репарации ДНК. «Для человеческой клетки, если во всём геноме в миллиард пар оснований происходит более двух разрывов, она не может восстановиться и погибает, — объясняет Сабла. — Но в случае с DdrC этот уникальный белок помогает клетке восстановить сотни фрагментов разорванной ДНК в целостный геном».

Команда использовала Канадский источник синхrotронного излучения (CLS) в Университете Саскачевана, чтобы определить трёхмерную структуру белка, а затем, отталкиваясь от неё, понять его «сверхспособность» нейтрализовать повреждения ДНК. Результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Оказалось, что DdrC сканирует ДНК в поисках разрывов и, обнаружив один, «захлопывается», как мышеловка. Это действие выполняет две ключевые функции:

1. Нейтрализует повреждение и предотвращает его усугубление.
2. Служит молекулярным маячком, сигнализируя клетке: «Эй, здесь повреждение. Приходи и почини».

Обычно белки образуют сложные сети для выполнения функций. DdrC оказался исключением, работая самостоятельно. Команда проверила, может ли он работать как «плагин» в других системах репарации, добавив его в бактерию E. coli. К их удивлению, это сделало бактерию более чем в 40 раз устойчивее к повреждениям от УФ-излучения.

«В теории этот ген можно внедрить в любой организм — растения, животных, людей — и он должен повысить эффективность репарации ДНК в его клетках, — говорит Сабла. — Что, если бы у вас была система сканирования, подобная DdrC, которая патрулировала клетки и нейтрализовала повреждения? Это могло бы стать основой для потенциальной вакцины против рака».

DdrC — лишь один из сотен потенциально полезных белков в Deinococcus. Следующий шаг — продолжить изучение, чтобы найти другие инструменты, которые эта клетка использует для починки своего генома.