Нобелевская премия по химии – 2015: за изучение механизмов репарации ДНК

Шведская королевская академия наук объявила имена троих лауреатов Нобелевской премии за 2015 г. по химии. Премию за изучение механизмов репарации ДНК получили Томас Линдал из Института Френсиса Крика (Великобритания), Пол Модрич из Медицинского института Говарда Хьюза и Медицинской школы Университета Дьюка и Азиз Санджар из Университета Северной Каролины.

Информация в ДНК записана всего четырьмя «буквами»: А, Г, Т и Ц. Роль букв играют азотистые основания – аденин, гуанин, тимин и цитозин, которые могут образовывать друг с другом связи, точно соответствуя одно другому. Поэтому в двойной спирали ДНК напротив А всегда стоит Т, а напротив Г – всегда Ц. Биологи говорят, что эти основания комплементарны друг другу.

Еще в клетке присутствуют белки ДНК-полимеразы, которые могут «читать» одну цепочку ДНК и по ней собирать противоположную цепочку – это называется репликацией ДНК. Понятно, что из последовательности одной цепи последовательность комплементарной цепи выводится однозначно – это и служит основой точной передачи наследственной информации из поколения в поколение.

Однако в процессе репликации случаются ошибки. Кроме того, ДНК вообще очень легко повредить. Но ошибки можно и исправить. ДНК – единственная молекула, которую при повреждении клетка «ремонтирует» или, как принято говорить, «репарирует» – молекулы всех других типов синтезируются заново. В процессе эволюции возникло несколько изощренных, частично перекрывающихся систем, которые способны исправить большинство ошибок в генетических «текстах» клеток. Эти системы, как правило, представляют собой ансамбли, состоящие из нескольких десятков разных белков.

Именно этими белками – ферментами репарации – занимается Томас Линдал. В 1974 г. он идентифицировал бактериальный фермент, способный удалять из ДНК поврежденный цитозин. Это было началом длинного научного пути ученого. Линдал выяснил, что ДНК непрерывно повреждается в ходе нормальной жизнедеятельности клетки – при дыхании, окислении липидов, при воспалительных реакциях – и непрерывно же восстанавливается ферментами системы репарации. Он открыл механизм эксцизионной (от англ. excision — выщепление) репарации оснований, которая специализируется на «мелком» ремонте небольших повреждений оснований ДНК, и смог воссоздать процесс репарации «в пробирке».

Тем не менее, давно известно, что ДНК может быть повреждена и внешними факторами – даже обычный солнечный свет представляет для ДНК серьезную угрозу, не говоря об ионизирующей радиации, действии некоторых антропогенных загрязнений. Механизм, используемый клетками для ремонта повреждений, вызванных ультрафиолетом, исследовал второй лауреат – Азиз Санджар

Пол Модрич же продемонстрировал, как происходят процессы репарации, исправляющие тысячи ошибкок, возникающих в ходе деления клеток. Нарушения в работе систем репарации могут приводить к развитию онкологических заболеваний. На самом деле, при многих формах рака наблюдаются сбои в работе систем репарации, вследствие чего ДНК раковых клеток становится нестабильной, клетки легко мутируют и, в частности, могут стать устойчивыми к химиотерапии. В то же время, если ДНК окажется повреждена слишком сильно, клетки умрут. Исследователи пытаются использовать эту «слабость» раковых клеток при разработке новых лекарств от рака – через подавление остатков системы репарации в больных клетках.

По http://www.nobelprize.org, http://scfh.ru и http://scfh.ru

Подготовила Мария Перепечаева

: 08.10.2015