29 июля 2010

Описан механизм восстановления поврежденной ультрафиолетом ДНК

Результаты исследования, проведенного группой американских специалистов из Университета Огайо, позволили авторам проследить на молекулярном уровне за процессом «ремонта» ДНК, поврежденной ультрафиолетом. Полученные данные позволяют надеяться на создание новых образцов защитной косметики, которые будут обеспечивать восстановление ДНК с помощью ферментов, подобных фотолиазе.

Сразу стоит сказать, что как сама фотолиаза, так и ее способность восстанавливать поврежденную ультрафиолетовым излучением ДНК, вовсе не являются открытием. Другое дело, что экспертам удалось подробно описать механизм действия этого фермента на уровне отдельной молекулы.

Главная проблема, с которой столкнулись исследователи, заключалась в скорости химической реакции «починки» ДНК фотолиазой, которая, подобно многим другим химическим реакциям, протекает за фемтосекунды (1 фс = 10 в минус 15-й степени секунды, или одна миллиардная доля от миллионной доли секунды). Понятно, что такие скорости исключают возможность обстоятельного наблюдения за протекающими процессами, так как даже свет за указанное время успевает пройти только несколько десятков нанометров, что менее длины клетки кожи человека.

Решение данной проблемы виделось только в создании сверхкороткой световой вспышки (длиною в несколько фемтосекунд), которая помогла бы «зафиксировать» часть молекул в момент их вступления в реакцию, но до момента их превращения в продукт данной реакции. Понятно, что о фотографии здесь говорить не приходится, но экспертов вполне устроил бы и спектр данного процесса.

Как сообщает на своих страницах интернет-портал medlinks.ru, здесь на помощь исследователям пришла фемтосекундная спектроскопия, появившаяся на рубеже 80-х и 90-х годов прошлого века, то есть примерно через 25 лет после изобретения лазеров. Данная технология позволила ученым выяснить, что же происходит с фотолиазой и ДНК при протекании жизненно важной реакции «ремонта».

Оказалось, что на протяжении всего лишь несколько десятых долей пикосекунды (1 пс = 1000 фс = одна миллионная от одной миллионной, 10 в минус 12-й степени секунды) происходит сразу несколько событий, связанных с разрывом неправильных связей в молекуле ДНК, а также с передачей электронов и протонов от фотолиазы к еще одному вспомогательному ферменту.

Экспертам удалось зафиксировать и описать все указанные процессы, а потому теперь можно говорить о появившейся возможности создания аналогов фотолиазы искусственным путем.

К сожалению, у млекопитающих, в том числе и у человека, фотолиаза отсутствует, хотя в наших кожных клетках и имеется ряд ферментов, способных «чинить» поврежденные ДНК. Однако эффективность этих ферментов оставляет желать лучшего, а потому млекопитающие обладают повышенным риском развития рака кожи – меланомы.

В заключение остается добавить, что материалы данного исследования были опубликованы в журнале «Nature».

Далее по теме: