Исследователи давно знали о том, люди испытывают недостаток в ключевом ферменте – одном находившемся в собственности большей частью животного мира и даже заводов – который полностью изменяет тяжелое повреждение солнца.Впервые, исследователи засвидетельствовали, как этот фермент работает на атомном уровне, чтобы восстановить поврежденную солнцем ДНК.
Открытие открывает перспективу для будущих средств загара и профилактику рака кожи.В раннем онлайновом выпуске журнала Nature физик Университета штата Огайо и химик Дунпин Чжун и его коллеги описывают, как они смогли заметить, что фермент, названный photolyase, вводит единственный электрон и протон в травмированный берег ДНК. Эти две субатомных частицы излечили повреждение в нескольких миллиардных частях секунды.«Это кажется простым, но те две элементарных частицы фактически инициировали очень сложный ряд химических реакций», сказал Чжун, Адъюнкт-профессор Роберта Смита Физики, и адъюнкт-профессор в отделениях химии и биохимии в штате Огайо. «Все это произошло очень быстро, и выбор времени должен был быть просто правильным».
Точно то, как photolyases возмещают убытки, осталось тайной до сих пор.«Люди работали над этим в течение многих лет, но теперь, когда мы видели его, я не думаю, что любой, возможно, предположил точно, что происходило», сказал Чжун.Он и его коллеги синтезировали ДНК в лаборатории и подвергли ему ультрафиолетового света, произведя повреждение, подобное тому из загара, затем добавили photolyase ферменты.
Используя сверхбыстрые световые импульсы, они взяли серию «снимков», чтобы показать, как фермент восстановил ДНК на атомном уровне.Ультрафиолетовая (ультрафиолетовая) кожа легких повреждений, заставляя химические связи сформироваться в неправильных местах вдоль Молекул ДНК в наших камерах.
Это исследование показало, что photolyase разбивает те ошибочные соединения в просто правильных пятнах, чтобы заставить атомы в ДНК пятиться в их оригинальные положения. Соединения тогда устроены таким способом, которым электрон и протон автоматически изгнаны из завитка ДНК и назад в photolyase, по-видимому таким образом, это могло начать цикл снова и продолжить излечивать другие места.У всех заводов и большинства животных есть photolyase, чтобы возместить тяжелые убытки солнца.
Все от деревьев до бактерий насекомым обладает этой дополнительной защитой. Только млекопитающие испытывают недостаток в ферменте.Люди действительно обладают некоторыми ферментами, которые могут возместить убытки с меньшей эффективностью. Но мы становимся загорелыми, когда наша ДНК слишком повреждена для тех ферментов, чтобы восстановить, и наши клетки кожи умирают.
Ученые связали хроническое повреждение солнца мутаций ДНК, приводящих к болезням, таким как рак кожи.Теперь, когда исследователи знают механизм, которым работает photolyase, они могли бы использовать ту информацию, чтобы проектировать препараты или лосьоны, излечивающие повреждение солнца, сказал Чжун.Нормальные солнцезащитные лосьоны преобразовывают Ультрафиолетовый свет, чтобы нагреть, или отразить его далеко от нашей кожи.
Солнцезащитный крем, содержащий photolyase, мог потенциально излечить часть повреждения от проходящих ультрафиолетовых лучей.Возможно, иронически photolyase захватывает свет различной длины волны – видимый свет в форме фотонов – чтобы получить достаточно энергии начать заживающий электрон и протон в ДНК, поврежденную Ультрафиолетовым светом.
Исследователи знали, что видимый свет играл роль в процессе – следовательно термине «фотография» на имя фермента – но никто не знал точно как, до сих пор.среди соавторов Гонконга на бумаге постдокторские исследователи Цзян Ли, Сюньминь Го, и Лиджуэн Ван, и докторанты Чжэюнь Лю и Чуан Тань, весь штат Огайо; и Азиз Сэнкэр, Мэриленд, Университета Северной Каролины, Медицинской школы Чапел-Хилла.
Эта работа финансировалась частично Национальными Институтами Здоровья и Фондом Паккарда.Источник:Университет штата Огайо