Ученые НГУ исследовали, как «врезаются» друг в друга молекулы на рельсах ДНК

Ученые из САЕ «Синтетическая биология» НГУ провели исследование поведения ДНК-полимераз при столкновении с так называемыми «пришитыми» к ДНК белками. Полученные результаты дают основание для разработки искусственных ДНК-полимераз, которые можно использовать для различных целей. Работа новосибирских ученых опубликована в одном из ведущих международных междисциплинарных журналов PLoS ONE.

Многие помнят картинку из школьного учебника биологии: клетка, внутри которой располагается большой шар — ядро. В клеточном ядре хранятся молекулы ДНК, в которых закодированы все инструкции для построения организма человека. Однако в ядре есть не только ДНК. Кроме нее, там находятся белки, которые выполняют разные функции: упаковывают ДНК в хромосомы, обеспечивают удвоение ДНК и чтение генетической информации и делают массу других вещей.

— Очень часто в процессе работы белки могут «пришиваться» к нашей ДНК, — объясняет аспирантка НГУ Анна Юдкина, одна из соавторов исследования. — Это может происходить и самопроизвольно, и из-за каких-то вредных внешних факторов, например, радиации или солей тяжелых металлов, загрязняющих окружающую среду.

В результате такой «пришитый» к ДНК белок мешает клеточному аппарату, который отвечает за удвоение (репликацию) ДНК, и клетка может потерять кусок генома или вовсе погибнуть, будучи не в состоянии создать копию своего наследственного материала.

За репликацию ДНК в клетке отвечают специальные белки — ДНК-полимеразы. Они движутся по цепи ДНК, копируя ее. Новосибирские ученые из САЕ «Синтетическая биология» НГУ под руководством заведующего лабораторией белковой инженерии, доктора биологических наук Дмитрия Жаркова детально изучили, как ведут себя около десятка ДНК-полимераз из разных организмов, сталкиваясь во время работы с пришитыми к ДНК белками. Оказалось, что, хотя пришитые белки действительно представляют собой непреодолимое препятствие, некоторые ДНК-полимеразы способны достаточно далеко проталкивать мешающие им молекулы.

Результаты работы дают основание для разработки новых искусственных ДНК-полимераз, которые будут способны «проходить» сшивки белка с ДНК. Их можно в дальнейшем использовать для многих целей, например, при генетическом анализе ДНК из древних костей или из законсервированных медицинских образцов. В обоих этих случаях сшивки белков с ДНК представляют собой серьезную проблему, решение которой повысит точность анализа и позволит использовать меньше материала.