Новое исследование раскрывает детали уникальной системы обслуживания и ремонта микробов
Ученые выяснили, как сеть ремонтных белков позволяет бактериям приоритизировать восстановление наиболее активно используемых участков молекул ДНК, несущих инструкции для функционирования живых клеток.
Исследование, проведенное в Университете Бристоля и опубликованное в Molecular Cell (декабрь 2010 г.), показывает, что системы репарации ДНК у бактерий и человека имеют больше сходств, чем предполагалось ранее.
Повреждение химических «букв» в ДНК затрудняет чтение клеточных инструкций и может нарушить работу клетки. Например, чрезмерное пребывание на солнце повышает риск рака кожи, потому что ультрафиолетовый свет повреждает ДНК клеток кожи.
Поскольку избежать повреждений ДНК невозможно, клетки выработали множество механизмов для восстановления своего генома. Эти системы репарации, подобно ремонтным бригадам, включают «специалистов» разного профиля: иногда достаточно небольшой «заплатки» на ДНК, в других случаях необходимо полностью удалить и заменить крупные участки.
Для работы требуются молекулярные машины, которые:
- Обнаруживают повреждение ДНК.
- Вырезают поврежденный участок.
- Завершают ремонт, синтезируя новую, неповрежденную ДНК.
Все эти машины должны работать согласованно, поэтому необходимы также белки-«прорабы», координирующие их деятельность.
Клетки — от человеческих до бактериальных — в первую очередь ремонтируют те участки ДНК, которые в данный момент считываются (транскрибируются), прежде чем восстанавливать неактивные области.
Команда доктора Найджела Совери из Школы биохимии Бристольского университета выделила каждый отдельный компонент этого «сопряженного с транскрипцией» пути репарации из бактерии Escherichia coli и воссоздала систему в пробирке (in vitro). Это позволило изучить эффект отключения разных частей системы и понять, как обеспечивается приоритетный ремонт определенных участков ДНК.
Ключевые выводы:
- Разные белки отвечают за обнаружение повреждений в разных ситуациях.
- Одна из центральных молекулярных машин способна «отключаться» в состоянии покоя, чтобы снизить «потребление топлива» системой.
«Эта работа — пример фундаментального исследования, изучения молекулярных механизмов важной биологической функции, консервативной от бактерий до человека, — сказал д-р Совери. — Она закладывает основу знаний, на которой строятся технологические и медицинские достижения. В данном случае она дает знания и экспериментальные инструменты, которые могут помочь объяснить, как этот путь репарации, обычно предотвращающий мутации, действует для увеличения частоты появления антибиотико-резистентных мутантов у бактерий, вызывающих пищевые отравления».