Новое о починке ДНК

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2019, №7)

pic_2019_07_11.jpg

Белок UV-DDB (справа) распознает участок ДНК, поврежденный ультрафиолетом, и связывается с ним

Ультрафиолетовое излучение повреждает ДНК клеток кожи, накопление повреждений может привести к развитию онкологических заболеваний. Молекулярные механизмы починки ДНК не дают накопиться опасному количеству дефектов. Однако до недавнего времени было неясно, как работают белки, отвечающие за восстановление (репарацию) ДНК, когда она плотно упакована. С помощью криоэлектронной микроскопии швейцарские и японские ученые нашли ответ на этот вопрос и опубликовали в одном из майских выпусков «Nature».

Дефекты ДНК, вызванные ультрафиолетом, распознает комплекс белков UV-DDB (UV-damaged DNA-binding и означает «связывание с УФ-поврежденной ДНК»), а затем начинают работать другие молекулярные машины, отвечающие за ремонт генетического материала. Вопрос заключался в том, как белки UV-DDB взаимодействуют с ДНК, обмотанной вокруг специальных белков-гистонов, которые отвечают за упаковку нитей ДНК в ядре клетки.

Суммарная длина ДНК в одной клетке млекопитающего составляет около двух метров, и ее необходимо компактно упаковать — во всяком случае, те участки, где нет генов, активность которых необходима клетке в данный момент. Первый этап упаковки — наматывание двойной спирали, как на катушку, на комплексы из восьми гистонов, по два витка на каждый комплекс. ДНК при этом становится похожей на нитку бус, и каждая бусина называется нуклеосомой.

Ранее предполагали, что для доступа к поврежденной ДНК белку UV-DDB необходима помощь дополнительных белков, задача которых — «размотать» нуклеосому. Результаты нового исследования, проведенного под руководством Николаса Тома из швейцарского Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера, показывают, что UV-DDB отлично распознает поврежденные участки ДНК, намотанной на гистоны, без всяких ассистентов. Это возможно благодаря динамическому поведению ДНК в нуклеосоме: витки ДНК на «катушке» обладают некоторой подвижностью.

С помощью криоэлектронной микроскопии, обеспечивающей атомное разрешение исследуемого объекта, авторы получили несколько трехмерных изображений комплексов, в которых белки UV-DDB связаны с поврежденными участками ДНК в различных местах нуклеосомы. Оказалось, что с теми поврежденными участками, с которыми возможен непосредственный контакт, белки UV-DDB сразу связываются прочно. Распознавание «перекрытых» повреждений (обращенных вовнутрь, к «катушке» гистонового октамера) происходит в тот момент, когда благодаря подвижности нуклеосомы они оказываются доступными. Новый механизм не требует затрат энергии для смещения или расплетения нуклеосом.

Кстати, за разработку криоэлектронной микроскопии в 2017 году была присуждена Нобелевская премия по химии (см. «Химию и жизнь» от ноября 2017 года).



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 7/2019) на с. 11.

123

Разные разности

07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>
05.05.2020 17:00:00

Смартфон может незаметно передавать секретные сведения посторонним через неучтенную разработчиками прореху на границе между столом и смартфоном. Как же это может быть? Ответ в ходе серии экспериментов получили исследователи из Вашингтонского университета.

>>