Новое исследование от Национального Института Наук Здоровья окружающей среды идентифицировало впервые, как поврежденные молекулы становятся вставленными в нить ДНК. Эти молекулы могут способствовать некоторым болезням – таким как рак, диабет, артериальная гипертензия, сердечно-сосудистое заболевание и заболевание легких – поскольку они вызывают некроз клеток.После того, как полимераза ДНК (серая молекула в фоне) вставляет поврежденный нуклеотид в ДНК, поврежденный нуклеотид неспособен сцепиться с его неповрежденным партнером.Кредит изображения: NIEHS
Издавая их результаты исследования в журнале Nature, исследователи от Национального Института Наук Здоровья окружающей среды (NIEHS) описывают, как они использовали метод, названный замедленной кристаллографией, чтобы взять снимки биохимических реакций, происходящих в клетках.С этим методом исследователи смогли наблюдать впервые, как полимераза ДНК – фермент, собирающий стандартные блоки ДНК, известной как нуклеотиды – ткет нуклеотиды в нить ДНК.
Они также засвидетельствовали, как, когда поврежденная ДНК вставляется в берег, она создает трещину, которую обычные механизмы репарации ДНК неспособны восстановить.«Поврежденное место нуклеотида сродни недостающей доске в железнодорожных путях», говорит доктор Сэмюэль Вилсон, старший научный сотрудник в команде. «Когда двигатель поражает его, поезд сходит с рельсов, и все товарные вагоны сталкиваются».
Ущерб нуклеотида, доктор Вилсон говорит, нанесен «оксидантным стрессом». Это – поколение свободных кислородных молекул как реакция на выделение к определенным химикатам, ультрафиолетовое выделение или другие факторы внешней среды.
Нуклеотиды становятся «оксидными», когда они несут дополнительный атом кислорода. Оксидные нуклеотиды обычно сохраняются плотно под контролем, но если они начинают превосходить численностью неповрежденные нуклеотиды, полимераза ДНК добавляет их к берегу.
Доктор Вилсон объясняет:«Когда один из этих оксидных нуклеотидов помещается в нить ДНК, он не может соединиться с антагонистическим нуклеотидом, как обычно, оставляющим промежуток в ДНК. До этой бумаги никто фактически не видел, как полимераза сделала это или поняла применения по нефтепереработке».Команда также предполагает, что антиоксиданты – молекулы, предотвращающие окисление – могут снизить уровень оксидных нуклеотидов, предотвратив потенциальную болезнь.
Оксидные нуклеотиды могли быть полезны для убийства раковых клеток?Несмотря на то, что перерывы в нити ДНК, вызванной этими оксидными нуклеотидами, могут поощрить на развитии болезни путем убийства клеток, исследователи предполагают, что потенциальная выгода может быть найдена в контролировании процессом, чтобы убить раковые клетки.Раковые клетки имеют тенденцию иметь больше оксидантного стресса, чем нормальные клетки, объясняет Брет Фрейденталь, доктор философии, ведущий автор бумаги:«Раковые клетки решают проблему при помощи фермента, удаляющего оксидные нуклеотиды, которые иначе были бы вставлены в геном полимеразами ДНК.
Исследование, выполняемое другими группами, определило, ингибируете ли Вы этот фермент, Вы можете избирательно убить раковые клетки».Недавно, сообщаемый относительно исследования, изданного в журнале Cancer Research, исследовавшем, могла ли бы ДНК «мертвые точки» – повторяющиеся области берега, вызывающие «заикание» в машинном оборудовании – скрыть гены рака.
Другое недавнее исследование занялось расследованиями, как клетки копируют свои хромосомы – плотно упакованные связки ДНК – когда они делятся. Это копирование является важным элементом исследований рака, как это – когда ошибки сделаны в копирующем хромосому процессе, что клетки ведут себя патологически и вызывают рак.