Российские ученые впервые в мире измерили электрические силы внутри фермента поврежденной ДНК
Новосибирские ученые впервые в мире напрямую измерили электрические силы внутри фермента, восстанавливающего поврежденную ДНК, с помощью специальной молекулярной метки-датчика. Как рассказали в Институте химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН, новый метод позволит изучать белки, нарушения в которых связаны с раком и другими тяжелыми заболеваниями.
Ферменты ускоряют химические реакции благодаря электростатическим взаимодействиям — силам притяжения и отталкивания между заряженными частицами. Эти силы направляют молекулы в нужное место и управляют химическими связями. Исследователи работали вместе с коллегами из Новосибирского института органической химии (НИОХ) СО РАН. Как пояснила директор НИОХ Елена Багрянская, коллеги синтезировали спиновую метку, чувствительную к кислотности среды, а ученые ИХБФМ присоединили ее к ДНК рядом с повреждением. Академик Дмитрий Жарков из ИХБФМ отметил, что получился молекулярный «микрофон», передающий сигнал из центра событий: изменение зарядов рядом с меткой меняет ее отклик на pH.
Метка работает как индикатор кислотности: при снижении кислотности она меняет состояние, теряя часть зарядов. У метки есть два состояния — с зарядом и без, оба реагируют на магнитное поле. Измеряя их, ученые делают выводы о процессах внутри молекулы.
Выяснилось, что активность фермента зависит от кислотности среды. В кислой среде обычный фермент и его мутантная версия неактивны и ведут себя одинаково. Но при кислотности, как в организме человека, обычный фермент запускает механизм восстановления ДНК. Новый метод позволил впервые точно измерить разницу электрических сил между двумя вариантами фермента — она составила около 30 милливольт.
Метод применим и к другим белкам, работающим с ДНК, например, к семейству NEIL. Нарушения в их работе связаны с раком, воспалениями и проблемами развития эмбриона. Результаты исследования опубликованы в Journal of Physical Chemistry B.
Ранее исследователи из Сеченовского университета добились значительного прогресса в области онкологии: им удалось поддерживать жизнеспособность опухолевой ткани вне организма на протяжении до 10 дней. Этот результат открывает новые возможности для предварительного подбора действенной противоопухолевой терапии в лабораторных условиях.