Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины им. Д.Г.Кнорре СО РАН и Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН разработали инновационный подход для изучения электростатических взаимодействий в ферментах, восстанавливающих повреждённую ДНК. Созданный метод с pH-чувствительной меткой можно применить к сотням других белков, работающих с ДНК, многие из которых очень важны для предохранения организма от онкологических заболеваний. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом и Минобрнауки РФ, опубликованы в Journal of Physical Chemistry B: Condensed Matter, Materials, Surfaces, Interfaces and Biophysical .
В основе работы любого живого организма лежат ферменты — белки, которые ускоряют химические реакции. Ключевую роль в этом ускорении играют электростатические взаимодействия, то есть силы притяжения и отталкивания между заряженными частицами. Фермент работает как высокоточный станок, а «детали», которые он обрабатывает, должны быть идеально подогнаны друг к другу. Электрические заряды помогают направлять молекулы-субстраты в нужное место, «включать» и «выключать» химические связи.
Ученые использовали метод спектроскопии электронного парамагнитного резонанса, который позволяет изучать молекулы с неспаренными электронами — так называемые спиновые метки. В центре внимания оказался бактериальный фермент формамидопиримидин-ДНК-гликозилаза (Fpg), который участвует в репарации ДНК. Его задача — найти и вырезать из ДНК окисленные остатки гуанина, иначе в месте повреждения произойдет мутация. У человека есть аналоги Fpg — белки семейства NEIL, защищающие клетки от мутаций, которые могут дать начало онкологическому процессу. Было известно, что в активном центре всех этих ферментов работают две аминокислоты — пролин и глутамат, но как именно они взаимодействуют, до сих пор оставалось загадкой.
«Наши коллеги синтезировали спиновую метку, которая чувствительна к кислотности среды, а мы пришили ее к ДНК прямо рядом с местом повреждения. Получился своеобразный молекулярный «микрофон», который в прямом смысле передает сигнал из центра событий: изменение зарядов вблизи метки меняет ее ответ на pH», - рассказывает академик Дмитрий Жарков, заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН.
ТАСС
Научно-информационный портал "Поиск"