Фермент FEN1 использует двухэтапную систему проверки перед ремонтом повреждений ДНК
Современные микроскопы, позволяющие изучать скрытые сложности жизни в наномасштабе, показали в мельчайших деталях, как работает фермент, участвующий в репарации ДНК.
Этот фермент — Flap endonuclease 1 (FEN1) — часто бывает сверхэкспрессирован или дефектен при раке и других заболеваниях. Теперь, когда исследователи поняли механизм его работы, они планируют использовать эту информацию для разработки ингибитора, нацеленного на FEN1, сообщил руководитель исследования, профессор Самир Хамдан из KAUST.
Как следует из названия, FEN1 удаляет выступающие «лоскуты» одноцепочечной ДНК, которые образуются при репарации или репликации генома. Существовало несколько теорий о работе FEN1, но точный механизм распознавания повреждений и их устранения оставался неясным.
Для детального изучения Хамдан и его коллеги использовали сложную микроскопическую технику — single-molecule fluorescence resonance energy transfer (smFRET). Этот метод позволяет многократно визуализировать одну и ту же область, каждый раз активируя и деактивируя разные флуоресцентные зонды, присоединённые к различным молекулам. Наложение этих изображений даёт «молекулярное кино» с нанометровым разрешением и временным разрешением от миллисекунд до долей миллисекунд.
Таким образом команда, включавшая первого автора Фахада Рашида и других аспирантов KAUST, показала, что FEN1 сначала слабо связывается с ДНК, если обнаружено повреждение. Только затем, если это тот тип повреждения, который FEN1 может исправить, фермент прочно фиксируется и приступает к работе.
«С помощью этого двухэтапного механизма проверки, — сказал Хамдан, — FEN1 следует старому правилу плотников: "Семь раз отмерь, один раз отрежь"».
Учитывая критическую роль FEN1 в репликации и репарации, неудивительно, что он сверхэкспрессирован при нескольких типах рака, а функциональные мутации этого фермента связаны с онкологическими и другими заболеваниями. Поиск препарата, блокирующего функцию FEN1, может стать высокоэффективной противораковой стратегией, и исследование KAUST может помочь в этом двумя способами.
- Понимание механизмов работы FEN1 позволит лучше понять, как его дефекты вызывают болезни человека и приводят к геномной нестабильности.
- Работа определила критические промежуточные этапы на пути распознавания субстрата, специфичные для FEN1, что задаёт новое направление для разработки специфичных ингибиторов этого фермента.