Исследовано столкновение движущихся по ДНК молекул

Российские биологи изучили взаимодействие удваивающего ДНК фермента с так называемыми «пришитыми» к ДНК белками. Полученные результаты помогут при разработке искусственных ферментов, которые можно использовать для различных целей, в том числе для уточнения анализов наследственной информации. Работа ученых из Новосибирского государственного университета и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН опубликована в журнале PLoS ONE, также о ней рассказывает пресс-релиз НГУ.

© Репликация ДНК Madprime/Woudloper/Wikimedia Commons

За синтез новых молекул ДНК (репликацию) в ядре клетки отвечают специальные белки — ДНК-полимеразы. Они движутся по цепи ДНК, копируя ее. Помимо полимераз и самой ДНК в ядре находится множество белков, которые выполняют разные функции: упаковывают ДНК в хромосомы, считывают генетическую информацию и многое другое. Новосибирские ученые под руководством доктора биологических наук, профессора РАН Дмитрия Жаркова детально изучили, как ведут себя около десятка ДНК-полимераз из разных организмов, сталкиваясь во время работы с прикрепленными к ДНК белками. Оказалось, что, хотя такие белки действительно представляют собой непреодолимое препятствие, некоторые ДНК-полимеразы способны достаточно далеко проталкивать мешающие им молекулы.

«Очень часто в процессе работы белки могут "пришиваться" к нашей ДНК, — объясняет соавтор работы Анна Юдкина. — Это может происходить и самопроизвольно, и из-за каких-то вредных внешних факторов, например, радиации или солей тяжелых металлов, загрязняющих окружающую среду». В результате такой «пришитый» к ДНК белок мешает клеточному аппарату, который отвечает за удвоение (репликацию) ДНК, и клетка может потерять кусок генома или вовсе погибнуть, будучи не в состоянии создать копию своего наследственного материала.

Результаты работы дают основание для разработки новых искусственных ДНК-полимераз, которые будут способны не останавливаться при столкновении со сшивкой белка и ДНК. Их можно в дальнейшем использовать для многих целей, например, при генетическом анализе ДНК из древних костей или из законсервированных медицинских образцов. В обоих этих случаях сшивания белков с ДНК представляют собой серьезную проблему, решение которой повысит точность анализа и позволит использовать меньше материала.