Nobelio premija chemijoje - 2015 m. • Dmitrijus Žarkovas • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Nobelio premijos, chemija

Nobelio premija chemijoje – 2015 m

2015 m. Nobelio premijos laureatai chemijoje: Tomas Lindahl, Paul Modrich ir Aziz Sancar. Nuotrauka © Cancer Research UK / K. Wolf / M. Englund

2015 m. Spalio 7 d. Paskelbta Nobelio premijos laureatų chemija. Jie yra švedų kilmės britai, Thomas Lindahl (Tomas Lindahl), amerikietis Paul Modric (Paulius Модрич) ir turkų kilmės amerikietis Aziz Sanjar (Aziz Sancar). Nobelio komitetas pažymėjo, kad šių mokslininkų iš mechanizmų atkūrimo (remonto) studijų indėlį DNR – svarbų ląstelėje procesas, kad dėmesys sutelkiamas rasti ir ištaisyti daugybę traumų, kurios įvyksta per DNR replikacijos normalios ląstelės arba kaip poveikio fizinių ar cheminių veiksnių rezultatas. Šios sistemos veikimo sutrikimas yra susijęs su daugeliu rimtų paveldimų ligų, be to, vargu ar egzistuoja sudėtingos gyvenimo formos.

Kaip viskas prasidėjo

Kai baigėsi Antrasis pasaulinis karas, skirtingų profesijų žmonės jį apibūdino kitaip. Politikai pakeitė pasaulio žemėlapį, generolai – pertvarkė taktiką ir strategiją su naujomis ginklų rūšimis … Taip pat buvo ir gydytojų rezultatai. Karas parodė naujos rūšies vaistų – antibiotikų – magišką galią, kuri nuo 1944 m. Išgelbėjo dešimčių tūkstančių sužeistų gyvybių.

Todėl netrukus po karo pabaigos jaunasis mikrobiologas Alberas Kölneras, dirbęs "Cold Spring Harbor", molekulinės biologijos, kuri dar nebuvo Meca, tuo metu buvo madinga tema, skatinančia didelę komercinę sėkmę sėkme, kuris galėtų gaminti naujus antibiotikus arba bent jau bapieDidesni jau žinomų antibiotikų kiekiai. Padavėjas nusprendė apšvitinti streptomicetų kultūras ultravioletinių spindulių šviesoje, kurių mutageninės savybės jau žinomos. Tačiau nuo pat pradžių viskas nepadėjo: eksperimentai buvo prastai atgaminti. Kai kurios apšvitintos kultūros gerokai išaugo, kitos – blogai, ir šuo nebuvo pastebėta jokių modelių.

Jei Albertas Kelneras nebūtų tvarkingas mokslininkas ir nebūtų įrašęs visų jo eksperimentų detalių, jis tikriausiai atsisakytų savo projekto, o 2015 m. Nobelio premija chemijoje būtų paskirta už visiškai skirtingus darbus. Tačiau, atidžiai išnagrinėjęs viską, kas galėjo nutikti, Kellner padarė teisingą išvadą. Po apšvitinimo jis kultivavo bakterijų kultūrą stiklinėje kolboje, panardintoje į stiklinę vandens vonią.Tose kolbos, kurios buvo pasuktos link lango, bakterijos išgyveno po to, kai UV buvo geresnė, o tamsesnėse – blogesnės.

Padavėjas suvokė, kad saulės spinduliai kaip nors sukelia bakterijų procesą, kuris padeda jiems atstatyti UV žalą. Šis reiškinys netrukus buvo vadinamas fotoreaktyvacijair ji tapo pirmuoju žinomu biologu DNR remontas. Vienas iš dabartinių laureatų, Aziz Sanjar, savo antrosios pakopos studijų metais sukūrė labai veiksmingą eksperimentą, parodantį visą fotoreaktyvavimo sistemos galingumą: jis apšvitino Petri lėkšteles su ultravioletinių spindulių mirtina doze, taigi mažiau nei viena ląstelė iš 10 milijonų išgyveno ir tada spindėjo ant jų foto blykstė. Šviesos, veikiančios 1 milisekunde, pakako, kad išgyvenusių bakterijų skaičius padidėtų šimtą tūkstančių kartų!

Deja, Albertas Kelneras negyveno iki mūsų dienų ir net nepasiekė nusipelno šlovės – mūsų laikais pakanka pasakyti, kad apie jį nėra Vikipedijoje. Nepriklausomai nuo Kölnerio, o praėjus kelioms savaitėms po fotografijos atgaivinimo atrado garsus italų-amerikiečių virusologas Renatas Dulbeckas, kuris vėliau gavo Nobelio premiją, bet ne atradimui, bet už darbą su onkovirusais.Įdomu tai, kad Kellneras parašė Dulbecką apie jo atradimą, tačiau jis gavo laišką tik tada, kai baigė bandymus ištirti ultravioletinės spinduliuotės bakteriofagus – su tokiais pačiais rezultatais ir išvadomis kaip Kellneris.

Štai kodėl dabartinio apdovanojimo formulavimas yra "ištirti DNR atkūrimo mechanizmus", o ne "DNR atkūrimo atradimui". Pionieriai neišgyveno, ir iš tikrųjų šioje srityje nebuvo jokių skaičių, apie kuriuos galima pasakyti, kad jie tai padarė. 2015 m. Laureatai labai prisidėjo prie DNR atkūrimo tyrimo, tačiau kartu su jais dirbo ir kiti, ne mažiau svarbūs mokslininkai. Tarp tyrėjų, dalyvavusių DNR atkūrimo procese, net vyraujanti nuomonė buvo tai, kad Nobelio premija už tai nebus suteikta – sunku pasirinkti nugalėtojų tarp daugelio vertingų.

Tačiau prieš tai, kai kalbėsime apie Thomas Lindahl, Paul Modric ir Aziz Sanjar tyrimą, verta paminėti keletą žodžių apie DNR remontą apskritai. Tiesą sakant, tai nėra net vienas mechanizmas, bet mažiausiai šeši skirtingi – ir priklausomai nuo to, kas yra imtasi remontui, galima suskaičiuoti aštuonias.

Rūkymas yra kenksmingas, kvėpavimas yra kenksmingas, gyvenimas yra kenksmingas

Sakoma, kad kiekviena minutė priartina mus prie mirties.Biochemisto požiūriu tai nėra tik triviali frazė. Visų gyvų organizmų DNR nuolat veikia kenksmingus veiksnius. Kai kurie iš jų yra iš lauko – tas pats ultravioletinis spinduliavimas, tūkstančiai chemiškai aktyvių medžiagų mūsų maiste (žinojote, kad puodelis kavos yra keli šimtai junginių, kurie yra mutageniški didelėmis dozėmis?).

Tačiau daug svarbesni yra vidiniai veiksniai, kuriuos iš esmės negalime išvengti. Yra trys pagrindiniai veiksniai. Pirma, visa mūsų medžiagų apykaita grindžiama deguonies kvėpavimu. Mitochondrija, korinio organeliai, kuriuose deguonis naudojamas ATP gamybai, mūsų ląstelių "energetinė valiuta" neveikia absoliučiu efektyvumu, o tarpinės aktyvios deguonies formos išsiskiria iš jų ir gali sugadinti DNR. Antra, kaip žinoma, mes vidutiniškai sudaro 60% vandens, kuris apskritai yra labai aktyvus junginys ir nuolat hidrolizuoja DNR. Galiausiai dar vienas svarbus DNR žalos šaltinis – tai kopijavimo fermentų paklaida – DNR polimerazės; neteisingai sujungtų nukleotidų skaičius yra apie 300 000 kiekvienam ląstelių dalijimui.

Vizualiai įsivaizduokite, kad problemos mastas leidžia lengvai perskaičiuoti.Jei žmogus įsivaizduoja Transsibiro geležinkelio pavidalo vienos žmogaus ląstelės DNR ir sujungia apskaičiuotas reikšmes visoms žinomoms žalos rūšims, paaiškėja, kad žalos, kuri atsiranda kiekvieną dieną kiekvienos žmogaus ląstelės DNR, atitinka vieną suskaidymą už kiekvieną 100 metrų Transsibo. Ne kiekvienas organizmas galėtų išgyventi tokioje apkrovoje.

Tai, kad mes vis dar gyvi, DNR remonto nuopelnas. Kaip jau minėta, yra šeši jos pagrindiniai mechanizmai, o dabartiniai laureatai yra tiesiogiai susiję su keturiomis iš jų.

Atlyginimas Lengviausias būdas

Grįžkime atgal į fotoreaktyvavimo pradžią. Tai vienas iš konkrečių mechanizmo pavyzdžių aktyvinimasarba tiesioginis atstatymaskur pažeista DNR grandis tampa įprasta, be tarpinių stadijų. Tai, kas atsitinka fotoreaktyvacijos atveju. Esant ultravioletinių spindulių poveikiui, kaimyninės Tymino bazės DNR gali kryžminiai ryšiai tarpusavyje ir formuojasi vadinamieji ciklobutano pirimidino dimeriai, kurie labai iškraipo DNR struktūrą ir neleidžia DNR polimerazėms kopijuoti sugadinto ploto.Bakterijose taip pat yra fermento fotolyazė, kuri naudoja matomos šviesos energiją, kad suskaidytų ryšius tarp dimeero bazių, pasuktų atgal į dvi timinas (1 pav.).

Pav. 1. Reakcija, kurią katalizuoja fotolyazė. Fermentas sugeria fotoną, kurio bangos ilgis atitinka mėlyną spalvą, o jo energija (hν) yra naudojamas tam, kad padalinti timino dimerį į atskirą timimą

Karjera prasidėjo fotolyazės tyrimais Азиза Sanjara. Ne, jis jo neatvėrė – tai buvo padaryta praėjusio amžiaus devintajame dešimtmetyje Stan Rupert (Claud S. (Stan) Rupert), laboratorija, kuri po pusantro dešimtmečio atvyko į jauną Stambulo universiteto absolventą. Sanjar buvo pirmasis, kuris klonavo fotolyazę, ty išskyrė jį koduojantį geną, o vėliau gamino genų inžinerijos baltymą. Bakterijoje yra labai mažai natūralios fotolyazės, o šis darbas buvo itin svarbus fotoreaktyvacijos tyrimui – dabar buvo įmanoma gaminti baltymų dideliais kiekiais ir išsamiai jį ištirti, kurių Sanjar aktyviai ir ilgą laiką užsiima. Chemikai dažnai protestuoja, kai prizai chemijoje suteikiami biologams. Bet turiu pasakyti, kad fotolyazė yra puikus pavyzdys sudėtingos cheminės sistemos, kuri atlieka fotokatalizę: fotonui atsineštos energijos kelias,absorbuota 5,10-meteniltetrahidropteroilpoliglutamato – chromoforo baltymų kompozicijoje – per antrąjį chromoforą (flavinadenino dinukleotidą) į ciklobutano pirimidino dimerį dabar atskleidžia iki kvantinės-mechaninės savybės.

Iškirpti ir pakeisti

Ar tai pakankamai, kad gautum Nobelio premiją? Kas žino Tačiau Azizas Sanjaras neapsiribojo fotolyaze ir tuo metu užsiėmė dar vienu neaiškiu reiškiniu, kuris tada vadinamas "tamsiu atlygiu". Tiesą sakant, ultravioletinių spindulių apšvitintos bakterijos gali ištaisyti padarytą žalą ne tik šviesoje – tai tik daug laiko. "Photolyase" beveik neturi nieko bendro su juo ("beveik" – nes, kaip pasirodė daug vėliau, tai padeda tamsiai suremontuoti, tačiau tai yra beveik neįmanoma), kiti fermentai veikia.

Tuo metu buvo žinoma, kad tamsoje tymino dimeriai palaipsniui išnyksta iš DNR (šį atradimą 1960-ųjų pradžioje pagamino Richardas Setlovas, kuris galėjo net pareikšti prizą, jei jis nebūtų miręs šių metų balandį ) ir kad po UV spinduliuotės ląstelėse prasideda DNR sintezė (šio atradimo autorius Philipas Hanawaltas vis dar gyvas ir aktyviai dirba 84,bet prizas nuėjo aplink jį). Buvo žinomi trys genai, kurie buvo atsakingi už tamsų remontą, jie buvo vadinami uvrA, uvrB ir uvrC (uvr – iš anglų "atsparus UV", atsparus ultravioletinių spindulių), tačiau vis tiek nesuprantama, kaip visa tai vyksta ląstelėje. Vėlgi, pagrindinės problemos buvo tai, kad ląstelėje yra labai mažai šių baltymų, ir juos labai sunku ištirti.

Atsižvelgęs į šį klausimą, Sanjar išrado visiškai fantastišką bakterijų "maxi-cell" metodą, leidžiantį jam gauti didžiulį pageidaujamo produkto perteklių, minimaliai užteršus kitus ląstelinius baltymus. 1970-ųjų-80-ųjų ruožtu dešimtys laboratorijų panaudojo tai, kad identifikavo daugybę baltymų, o pats išradėjas pats greitai jį apibūdino, kad būtų galima apibūdinti genų baltymų produktus. uvrA, uvrB ir uvrC ir parodė, kad jie sudaro kompleksą, kuris buvo vadinamas ekskcinosas (Excinuclease) – jis galėjo pjaustyti (Anglų kalba akcizas) DNR gabalas, kurio dydis yra 13 porų nukleotidų aplink timino dimeją. Iš to kyla visas mechanizmas nukleotidų iškirtimo remontas (Nucleotide excision repair, NER, 2 pav.). Tolesni tyrimai leido nustatyti, kad nupjaus fragmentą,turintis žalą, DNR polimerazė sintezuoja įprastą DNR grandinės dalį, o atstatymo procesas baigiamas DNR ligazės fermentu, kuris atkuria DNR pagrindo vientisumą.

Pav. 2 Nukleotidų iškirtimo remontas. UvrABC acineum nukerpia nedidelę DNR dalį aplink žalą, UvrD helicase ją išstumia, o susidariusi spraga susikaupia su DNR polimeraze

Kaip paaiškėjo vėliau, nukleotidų eliminacija per visą gyvenimą yra daug svarbesnė nei fotoreaktyvacija. Pavyzdžiui, žmonės neturi fotolyazės – iš visų žinduolių, tik konservuojami marsupialos, o likusieji turi fotolyazės homologus, cryptochromus, kurie yra atsakingi už cirkadianinius ritmus (taip pat ir Sanjarą). Todėl visas remontas, kurį sukelia ultravioletinių spindulių pažeidimas, priklauso nuo nukleotidų pašalinimo. Tiesa, šios sistemos baltymai apskritai nėra bakteriniai, tačiau veikimo principas yra tas pats – nukopijuoti DNR segmentą ir pakeisti jį nauju. Nukleotino ekscizijos remonto defektai sukelia sunkiausią paveldimą ligą – pigmentinę kerodermą, kurioje mažiausiai saulės poveikis sukelia nudegimus, o per keletą metų gyvybei atsiranda odos vėžys.Tiesą sakant, yra odos: liežuvio viršūnės vėžys yra labai būdingas pigmento keroderma – asmuo apšviečia sausas lūpas šviesoje, ir šias kelias sekundes ekspozicijos pakanka, kad DNR sukeltų tokią žalą, kad nesant remonto jie sukelia mutacijas ir vėžį. Dar svarbiau yra tai, kad fotoreaktyvacija yra tam tikras tiimino dimeero procesas, kitokia žala nėra ištaisyta, tačiau nukleotidų iškirtimo remontas yra universalus ir padeda kovoti su daugybe įvairių DNR pažeidimų, tokių kaip kancerogenai, kuriuos sukelia tabako dūmai.

Pažymėję nukleotidų iškirtimo remontą, turime nedelsiant atkreipti dėmesį į tai, kad ji ištaiso 10% visos žalos, atsirandančios mūsų DNR. Likusią dalį valdo sistemos, kurias atidaro du kiti laureatai. Jų veikimo principas taip pat grindžiamas sugadintos DNR dalies pašalinimu ir jo re-synthesis, tačiau mechanizmai skiriasi gana stipriai.

Ką daryti, jei netinka

Pakalbėkime apie tai nesutapimas (DNR neatitikimo remontas). Jai net ir pavadinime nepavyko: šios srities terminologija buvo suformuota devintojo dešimtmečio pabaigoje, kai mokslas Rusijos moksle neatitiko mokslo, todėl nėra visuotinai pripažintos sąvokos – kažkas tiesiog kopijuoja anglų kalbą nesutapimas remontas (žodis neatitikimas anglų kalba, nurodo neteisingą, netinkamą porą, mesalliance), kažkas naudoja pavadinimus "heterodupleksų taisymas", "nekononinių bazinių porų taisymas" … Bet kokiu atveju tai yra sistema, kuri koreguoja DNR polimerazės klaidas, jei jos apima DNR sintezę o ne nukleotidai, kurie jums reikalingi – nesudaro porų A: T ir G: C, bet kažkas kitas, pavyzdžiui, G: T. Tai retai atsitinka, bet taip atsitinka, nes fermentas neveikia 100% tikslumu.

Pagrindinė tokios DNR polimerazės paklaidų koregavimo problema yra ne tai, kaip pašalinti netinkamai įterptą nukleotidą, bet ir kaip žinoti, kad jis neteisingai įtrauktas. Tiesą sakant, prieš tai mes kalbėjome apie pažeistus DNR ryšius – jų struktūra skiriasi nuo įprastos, ir kažkaip jie gali būti pripažinti. O kas apie tai, kada abu nukleotidai yra normalūs, bet neatitinka vienas kito? Kuris iš jų buvo pirminėje DNR motinos grandinėje ir neteisingai įtrauktas į dukterinę grandinę?

Daugelis bakterijų išsprendžia šią problemą, ženklindamos tėvų grandinę metilinių grupių pagalba, kurios specialiu fermentu, DNR-metilazės užtvaru, įveda į adenino bazes, esančias sekose -GATC-.Taigi, iš karto po DNR sintezės, ši seka lieka pusmetiliuota kelias minutes – tai reiškia, kad ji perneša metilo grupes į motinos grandinę ir jų nėra naujai sintetinėje dukterinėje grandinėje. Šiuo metu nesuderinamumo atlyginimo sistema yra pakankamai darbo. Žmonėms mechanizmas, išskiriantis motininę ir dukterinę grandines, yra kitoks ir sudėtingesnis, remiantis replikacijos metu kai kurių baltymų asimetriniu susiejimu, bet jis vis dar egzistuoja, nesusijusio remonto negalima veikti be tokio mechanizmo.

Kaip tiksliai vyksta įvykiai po ženklinimo grandinėmis su metilo grupėmis – tai yra pagrindinis indėlis. Paul Modrica DNR atkūrimo tyrimuose. Tuo metu, kai Modricas pradėjo dirbti šioje srityje, situacija buvo panaši į tą, kurioje Sanjar atsidūrė: buvo žinomi reabilizavimui reikalingi genai (mutH, mutL ir mutS), buvo aišku, kad skirtumas tarp motininės ir dukterinės grandinės buvo grindžiamas metilinimo, tačiau niekas neturėjo jokios supratimo, kas ir kaip kiekvienas baltymas veikia tokiu būdu. Modric pasiūlė elegantišką sistemą, pagrįstą dvipeliu tarp bakteriofagų DNR grandžių, skirtų vienam nukleotidui, formavimu,kuris leido jam išsamiai ištirti netinkamų nukleotidų porų likimą – ir izoliuotais protezais remonto sistemoje ir bakterijų ląstelėse. Kaip paaiškėjo, procesas prasideda tuo, kad iš karto po replikacijos MutH baltymas prisijungia prie hemi-metiliuotos sekos -GATC-. Tuo pačiu metu, dvi MutS molekules jungiasi prie netinkamos nukleotidų poros. Smagu, kad kai mokslininkai nustatė MutS struktūrą 2000 m., Dvi baltymų molekulės pasirodė esančios labai panašios į maldoje sulankstytas rankas, tarp kurių DNR yra užsikimšęs. Kai atstumas tarp MutH ir MutS dimerio leidžia jiems sąveikauti (kuriame trečiajame sistemos naryje MutL padeda jiems), MutH baltymas virsta endonukleaze, kuris suskaido nemetiliuotos grandinės seką -GATC-. Nuo šios pertraukos DNR dukterinė grandinė pašalinama su susijusio MutS baltymo kryptimi. Pasiekęs netinkamą porą bazių, DNR sunaikinimas yra sustabdytas, o po to vėl sintezuojamas trūkstamas DNR fragmentas.

Pav. 3 Neatitikimas atlyginimo. MutS baltymo dimeris atpažįsta nenormalią nukleotidų porą, o MutH baltymas atpažįsta pusmetiliuotą regioną -GATC-. Tada "MutH" pristato pertrauką nemetiliuotoje grandinėje, kuri laikoma dukterine įmoneir DNR dalis iki netinkamos poros pašalinama ir sintezuojama dar kartą

"Paul Modric" laboratorijoje buvo nustatyti nesubalansuotų abiejų bakterijų ir žmonių remonto principai. Neatitikimo ir atstatymo sistema yra labai panaši į bakterinę, išskyrus pagrindinės ir dukterinės grandinės nustatymo principą. Gautų genų mutacijos, susijusios su netinkamu remontu, sukelia paveldimą žarnyno vėžį ir yra labiausiai paplitusi šios ligos priežastis.

Svarbiausia sistema

Galiausiai norėčiau kreiptis į trečiąją pagrindinę atlyginimo sistemą – iškirtimo bazė taisymas. Tiesą sakant, jis turėtų būti vadinamas pirmas, bent jau prasmėmis, nes jis pašalina didžiąją dalį visos žalos. Tai apima būtent tas, kurios neišvengiamai atsiranda DNR veikiant vandeniu ir deguonimi, bet taip pat daugeliui kitų traumų. Jei kitų ištaisymo sistemų gedimai sukelia rimtų susirgimų, žmogaus sutrikimų pašalinimas iš žmogaus kūno, išskyrus retas išimtis, nėra pasireiškiantis ligomis – tokie vaikai paprasčiausiai nematyti, embrionai miršta ankstyviausiose stadijose.

Tikriausiai, iškirpant pagrindų remontą, įdomiausia yra tai, kad ji buvo atidaryta, kaip sakoma, "ant švirkštimo priemonės galo". Kaip prancūzų astronomas Urbenas Leverieras suprato apie Urano orbitos sutrikimus ir atrado Neptūną, taigi 1970-ųjų pradžioje Thomas Lindal minties apie DNR cheminį reaktyvumą ir atrado naują jos remonto mechanizmą. Pats Lindahlis tvirtina, kad jo įkvėpė garsiąją "Baltąją knygą" – monografiją "Organinių cheminių medžiagų nukleino rūgščių", išverstą į anglų kalbą, kurią sukūrė akademikas N. K. Кочетков ir jo bendraautoriai, kurie tapo žinyne daugelyje pasaulio biocheminių laboratorijų. Perskaitydamas tai, biologas Lindahlis suprato, kad DNR kaip chemiškai stabilios molekulės idėja, kurią retkarčiais pažeidžia ultravioletinis spinduliavimas, radiacija ar cheminiai mutagenai, yra iš esmės neteisinga – DNR vandens aplinkoje yra visam laikui pažeista. Pasirinkus dvi paprastas ir lengvai vykstančias chemines reakcijas – citozino konversija į uricilą (paprastai pasireiškianti RNR, bet ne DNR) ir apurinacija (adenino ar guanino skilimas iš DNR) – Lindahlis greitai parodė, kad jie taip pat atsiranda izoliuotoje DNR, ir gyvame narve.Be to, įgyjęs DNR, kurioje citozino dalis buvo pakeista uraciliu, jis taip pat atrado fermentą, kuris pašalino uricilį laisvos bazės forma – uracilo DNR glikozilazė (Uracilo DNR glikozilazės) – ir buvo atrastas naujos rūšies remontas.

Bazinio iškirtimo remonto keliu suremontuojamos nedidelės pažeistos bazės ir pagautos nukleotidai, kurie neįtakoja reikšmingų iškraipymų į DNR struktūrą, todėl nukleotidų pašalinimo sistemos nenustato. Pirma, pažeistą bazę atpažįsta vienas iš DNR glikozilazių (DNR glikozilazių) klasės fermentų, kurie suskaido jį iš DNR. DNR glikozilosai turi specifiškumą grupei – kai kurios pašalina tik oksiduotas purino bazes iš DNR, kiti oksiduoja pirimidinus, trečiąją pašalina alkilintas bazes, ketvirtą gydomą uracilą ir tt Po to AP-endonukleazės fermentas sugadina DNR kartu su žalą, kuriama DNR polimerazė vienas (vadinamasis trumpalaikio remonto remontas) arba keli nukleotidai ("ilgalaikio remonto remontas"), o remontą užbaigia DNR ligazė. Bazinio iškirtimo remonto procese dalyvauja dar keli baltymai, tačiau jie atlieka papildomą vaidmenį.

Pav. 4 Excision remonto bazė. DNR glikozilazė nukerpia pažeistą bazę, tada AP-endonukleazė pažeidžia pažeistą DNR grandinę, o priklausomai nuo dalyvaujančios DNR polimerazės, vienas ar keli pažeistos grandinės nukleotidai yra perkeliami, kartu sintezuojant naują DNR segmentą

Pastaraisiais metais paaiškėjo, kad prigimtis, kuri mėgsta naudoti paruoštus sprendimus, pritaikė bazių pašalinimo remontą ne tik DNR remontui, bet ir panašu, kad visiškai sveiki dalykai. Pavyzdžiui, tos pačios uricilo-DNR glikozilazės žmogaus ląstelės yra naudojamos kovai su virusais, ypač su ŽIV. Yra specialus fermentas APOBEC, kuris viruso DNR masiškai paverčia citozinu į uracilą, o tada uricilo DNR glikozilazė išskleidžia tokią DNR. Dėl imuninio atsako taip pat reikia dalyvauti uricilo-DNR glikozilazės, kuri šiuo atveju yra atsakinga už įvairių antikūnų gamybą. Pagrindų pašalinimas yra pagrindas epigenetinių procesų – nukreiptų DNR modifikacijų, reguliuojančių genų veiklą. Vėžio ląstelėse išjungiami kai kurie remonto keliai, o likusių takų inhibitoriai, daugiausia ekscentriniai baziniai remontai, dabar laikomi naujais perspektyviais onkologiniais vaistais.

Be daugelio jo atradimų, Thomas Lindal tarnavo mokslui ir teikė daugybę studentų. Beveik pusė šiuolaikinių DNR remonto srities lyderių perėjo savo laboratoriją Clare Hall laboratorijose Londone (Clare Hall laboratorijose). Šių metų birželio mėn. Lindahlio garbei buvo surengta konferencija, į kurią daugelis iš jų atvyko iš viso pasaulio, o jo mokslinis lygis tikriausiai buvo didžiausias, kurį turėjo tik šių linijų autorius.

Už prizą

Būtų neteisinga nekalbėti apie tai, kad DNR atkūrimas yra viena iš krypčių, pagal kurią dabar ir geros vertės rusų mokslininkai gali konkuruoti su pasauline klasika. Tačiau dabar žodis "ginčytis" čia yra netinkamas: istoriškai atlyginimas yra sritis, kurioje griežta konkurencija yra nepopuliari, priešingai, vadovaujančios laboratorijos glaudžiai bendradarbiauja. Rusijoje pagrindiniai DNR atkūrimo tyrimai atliekami keliose laboratorijose instituto chemijos biologijos ir fundamentinės medicinos SIBIRO skyrius Rusijos mokslų akademijos Novosibirskas; Šioje kryptyje veikia šios grupės Maskvos valstybinis universitetas, institutas molekulinės genetikos Rusijos mokslų akademijos, institutas citologijos Rusijos mokslų akademijos Sankt Peterburge,Petersburg institutas branduolinės fizikos.

DNR atkūrimas neapsiriboja būdais, aprašytais šioje pastaboje. Taip pat yra rekombinacijos remontas (Homologinė rekombinacija), kai kopija iš kitos chromosomos yra naudojama norint rekonstruoti teisingą DNR seką ir susiliejimas ne homologinių galų (Mikrohomologijos tarpininkaujama galūnių jungtis), kai prarandama dalis DNR, tačiau tai dažnai yra nesvarbi, nes ji patenka į nekoduojamus regionus. Abi šios rūšies taisymas naudojamas, kai reikia ištaisyti dvigubos DNR pertvaros. Yra sistemos žalos tolerancija (Translesioninė sintezė), kai ląstelė gali veikti ir net pasidalyti, nepaisant to, kad jos genomas yra ne viskas gerai. Yra mobilus sugadinimo sistemos (DNR sugadinimo atsakas), kurie lemia tai, ką ląstelė turėtų daryti, jei jo DNR yra sugadinta – suskirstyti, sustabdyti padalijimą ir pabandyti ištaisyti žalą, mirti … Beje, norint ištirti paskutinę sistemą šiais metais, amerikiečiai Stephen Elledge ir Evelyn Witkin ( Evelyn M. Witkin) gavo Lasker apdovanojimą (Lasker Award) – antras prestižiškiausias biomedicinos srityje; jis dažnai tarnauja kaip "Nobelio prelate". Tačiau 94 metų Evelyn Vitkin, kuris atidarė pirmąją suderintos korinio atsako į DNR žalą sistemą – SOS atsaką, – mažai tikėtina laukti brangiam medaliui.Veltui Nobeliui pavyko padalyti apdovanojimą ne daugiau kaip trimis; vertas kandidatas yra daug daugiau.

Šaltiniai:
1) Tomas Lindahl. Naujos klasės fermentų Gamta. 1976. V. 259. p. 64-66.
2) Tomas Lindahl. DNR pirminės struktūros nestabilumas ir skilimas // Gamta. 1993. V. 362. P. 709-715.
3) A.-Lien Lu, Susanna Clark ir Paul Modrich. Bazinės poros neatitikimai in vitro // Proc. Natl Acad. Sci. JAV. 1983. V. 80. P. 4639-4643.
4) Paulas Modrichas. Neatitikimo remonto mechanizmai ir biologiniai padariniai // Annu. Rev. Genet. 1991. V. 25. P. 229-253.
5) Aziz Sancar, W. Dean Rupp. Naujas remonto fermentas: UVRABC išskyros nukleazė Escherichia coli nukirsta DNR grandinę abiejose pažeisto regiono pusėse // Ląstelė. 1983. V. 33. P. 249-260.
6) Aziz Sancaras. DNR fotolyazės struktūra ir funkcija Biochemija. 1994. V. 33. P. 2-9.

Dmitrijus Жарков


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: