MADRID, 6 (EUROPA PRESS)

възстановяване

Група изследователи, водени от Василий М. Студицки, професор в Държавния университет „Ломоносов“ в Москва, Русия, откриха нов механизъм за възстановяване на ДНК, който отваря нови перспективи за лечение и профилактика на невродегенеративни заболявания, както е описано в статия, публикувана в „Научен напредък“. ДНК молекулата е химически нестабилна, генерирайки ДНК увреждане от различно естество, така че е необходимо да се открият увреждания, сигнали и възстановяване на ДНК, известни като отговор на увреждане на ДНК.

ДОН РЕМОНТ

"При висшите организми ДНК се свързва с протеини в комплекси, наречени нуклеозома. Всеки приблизително 200 двойки основи, които те организират в нуклеозоми, състоящи се от осем хистонови протеини, които подобно на нишката в намотката усукват двойната спирала на ДНК, която се усуква на две суперспирални бримки. Част от повърхността на ДНК спиралата е скрита, тъй като взаимодейства с хистоните. Целият ни геном се формира по този начин, с изключение на областите, където информацията, която се чете в момента, "обяснява водещият изследовател Василий М Студицки, ръководител на лабораторията за регулиране на транскрипцията и репликацията на Биологическия факултет на Московския държавен университет "Ломоносов".

Плътната опаковка позволява на молекулата на ДНК с дължина приблизително два метра да се побере в ядрото на микроскопичната клетка, но прави значимите повърхности на ДНК недостъпни за възстановяване на ензими, протеини, които управляват "възстановяването" на региони.. Увреждането на ДНК, ако не бъде възстановено, води до натрупване на мутации, клетъчна смърт и развитие на различни заболявания, включително невродегенеративни, като болестта на Алцхаймер.

Екипът на Studitsky изследва механизма за откриване на едноверижни разкъсвания на ДНК, при които връзката между нуклеотидите в една верига се губи на местата, където ДНК се свързва с хистони. Известно е, че за синтеза на протеин, информацията, записана в генетичния код, която може да си представим като ръководство за неговото сглобяване, където нуклеотидните триплети съвпадат с определени аминокиселини, трябва да излезе от ядрото в цитоплазмата на клетката.

Дългата, тънка верига на ДНК е опакована в ядрото и може да бъде разкъсана на излизане. От друга страна, тя не може да бъде жертвана, тъй като ядрената ДНК на клетката присъства само в две копия, така че когато е необходимо да се синтезира специфичен протеин, малкият участък на ДНК се размотава, двете вериги се прекъсват и информацията за структурата на протеина с една от ДНК веригите е написана под формата на РНК, едноверижната молекула. Молекулата на иРНК, която служи като шаблон за производството на протеин, се синтезира по принципа на комплементарност: всяка двойка нуклеотиди съответства на друга.

По време на транскрипцията на информацията (нейното пренаписване в РНК), РНК на полимеразния ензим се сглобяват в ДНК веригата и спират, когато открие разкъсването. След стагнация, РНК полимеразата предизвиква каскада от реакции, причинявайки ремонтни ензими да се свържат с увредената област. В същото време РНК полимеразата не може да открие прекъсвания, налични в другата верига на ДНК.

"Показахме обаче не в клетката, а in vitro, че възстановяването на прекъсванията в другата ДНК верига, която е" скрита "в нуклеозомата, все още е възможно. Според нашата хипотеза това се дължи на образуване на цикли от малка специална ДНК в нуклеозомата, въпреки че обикновено ДНК се увива около хистоновата намотка много плътно ", според Василий М. Студицки.

"Примките се образуват, когато ДНК се навива обратно в нуклеозомата заедно с полимеразата. РНК полимеразата може да" пълзи "по ДНК вериги почти толкова добре, колкото в ДНК региони без хистон, но когато спре в близост до местата на разкъсване на ДНК," изпитва паника ", отприщване на каскадата от реакции, които започват ДНК „да се поправят“, "уточнява той.

По време на експеримента в ДНК бяха вмъкнати специални места, където едноверижният прекъсване може да бъде въведен чрез добавяне на специфични ензими в епруветка. След това се изследва единична нуклеозома, транскрибирана от единична РНК молекула. В тази моделна система, разработена през 2002 г. от същата група учени, хистоните са събрани в молекулата с прецизността на нуклеотид.

Чрез почивки, специално въведени на точни места върху ДНК, изследователите изследват въздействието на почивките върху прогресията на РНК полимеразата. Оказа се, че само в нуклеозомите, а не в ДНК без хистон, ензимът е спрян, когато прекъсването е налице в другата верига на ДНК. Беше доста трудно да се разбере механизмът, който му позволяваше да забележи увреждането на „гърба“ на РНК полимеразата, сякаш имаше „очи в тила“.

Анализът на прекъсванията в различни позиции позволи да се предположи, че стагнацията на РНК полимераза се причинява от образуването на веригата, която блокира движението на ензима. Резултатите отварят нова посока за изследване по въпроса за възстановяването на ДНК.

"Показахме, че образуването на бримки, които спират полимеразата, зависи от нейните контакти с хистоните. Ако те станат по-здрави, в допълнение към увеличаването на ефективността на образуването на бримки и вероятността от ремонт, от своя страна рискът от заболяване. Ако тези контакти се дестабилизират, смъртта на засегнатите клетки може да бъде програмирана чрез използването на специални методи за прилагане на лекарства ", заключава Василий Студицки.