Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель


С. Амстиславский, Д. Рагаева и др.
Эмбрионы и артериальная гипертензия


И. Акулич
Тайна чёрной пятницы







Главная / Новости науки версия для печати

Объяснен механизм копирования сбойных блоков в ДНК


Модель, объясняющая, почему ДНК-полимераза, закодированная геном DinB, лучше справляется с копированием поврежденных участков ДНК, чем неповрежденных. (А) DinB копирует неповрежденную ДНК. Полимераза DinB (в правом нижнем углу) катализирует добавление нуклеотида C (зеленый) к растущей ветви ДНК напротив неповрежденного нуклеотида G (желтый) в цепочке ДНК, которая служит матрицей. (B) DinB копирует поврежденную ДНК. Химическая группа, повредившая нуклеотид G в цепочке-матрице, взаимодействует со специальной группой DinB (красная), изменяя форму полимеразы и заставляя ее быстрее добавлять нуклеотид C к растущей цепочке ДНК (рис. с сайта www.hhmi.org)
Модель, объясняющая, почему ДНК-полимераза, закодированная геном DinB, лучше справляется с копированием поврежденных участков ДНК, чем неповрежденных. (А) DinB копирует неповрежденную ДНК. Полимераза DinB (в правом нижнем углу) катализирует добавление нуклеотида C (зеленый) к растущей ветви ДНК напротив неповрежденного нуклеотида G (желтый) в цепочке ДНК, которая служит матрицей. (B) DinB копирует поврежденную ДНК. Химическая группа, повредившая нуклеотид G в цепочке-матрице, взаимодействует со специальной группой DinB (красная), изменяя форму полимеразы и заставляя ее быстрее добавлять нуклеотид C к растущей цепочке ДНК (рис. с сайта www.hhmi.org)

Четверть века прошла со времени обнаружения DinB — белка, который появляется в клетках, подвергшихся воздействию препаратов, повреждающих ДНК, но только сейчас микробиологи выяснили, как именно этот фермент помогает обходить повреждения в генетическом коде.

В 1980 году Синтия Кеньон (Cynthia Kenyon) систематически исследовала, какие гены начинают работать в клетке, если подвергнуть ее агрессивному химическому воздействию, повреждающему молекулы ДНК. Такие гены и соответствующие им белки она называла «damage-inducible», то есть «индуцируемые повреждениями» или, сокращенно, Din. Второй по счету из обнаруженных Din-генов получил обозначение DinB.

Попытка отключить данный ген не привела к видимым эффектам, на чем его исследование тогда и остановилось. Впоследствии стало ясно, что данный ген кодирует одну из специализированных ДНК-полимераз — молекул, которые участвуют в процессе копирования (репликации) ДНК и могут обходить повреждения генетического кода. Но только теперь, спустя 25 лет после обнаружения, группа микробиологов под руководством профессора Грэма Уокера (Graham Walker) из Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) и Массачусетского технологического института (MTI) полностью разобралась в функциях загадочного белка и выяснила, что он специализируется на починке строго определенного вида повреждений ДНК.

Каждая из двух спиральных ветвей молекулы ДНК состоит из последовательности нуклеотидов четырех видов, обозначаемых буквами A, C, G и T. Нуклеотиды двух ветвей попарно соответствуют друг другу: напротив A всегда стоит T, а напротив C — G. Эта дополнительность позволяет восстановить всю двойную спираль по одной ее ветви. Именно на этом свойстве основан процесс репликации ДНК, при котором двойная спираль расплетается, а затем для каждой из двух ветвей строится (при участии ДНК-полимеразы) новая парная ветвь.

Однако всё это выглядит так красиво лишь в теории. На практике ДНК в клетке подвергается воздействию огромного количества различных веществ, и некоторые из них могут вызывать повреждения, присоединяясь к отдельным нуклеотидам в цепочке. Обычная ДНК-полимераза в этом месте дает сбой, и если бы не было способа обходить повреждения, жизнь на Земле вряд ли смогла бы просуществовать миллиарды лет. Рано или поздно в каждой клетке случилось бы непоправимое нарушение, она перестала бы делиться и умерла.

К счастью, механизм обхода повреждений существует. ДНК-полимераза DinB, например, специализируется на репликации молекул ДНК с поврежденными нуклеотидами G. Восстановить повреждения эта молекула, правда, не может, но она «догадывается», несмотря на искажения молекулярной структуры, в каких позициях находился данный нуклеотид и ставит напротив парный для него нуклеотид C.

Эксперименты, проведенные в лаборатории Грэма Уокера, показали, что ДНК-полимераза DinB в 10-15 раз быстрее подбирает пару к поврежденному нуклеотиду G, чем к неповрежденному. Правда, если повреждение ДНК слишком обширное и затрагивает сразу много нуклеотидов, DinB может не справиться с работой — все-таки это лишь механизм обхода отдельных сбоев, причем не восстанавливающий исходные повреждения. Тем не менее DinB является жизненно важным геном: бактерии, в которых он был заблокирован, в 1000 раз чаще погибали под воздействием химических препаратов, повреждающих ДНК.

Важность этого белка подтверждается также и тем, что кодирующий его ген относится к числу древнейших: он есть практически у всех живых организмов — от примитивных одноклеточных архебактерий до млекопитающих. В пресс-релизе HHMI также отмечается, что достаточно изменить в молекуле DinB всего одну аминокислоту, чтобы она утратила свою восстановительную способность и стала, подобно обычной полимеразе, спотыкаться на каждом сбое.

Александр Сергеев


Комментировать



Последние новости: ГенетикаАлександр Сергеев

2.08
Гибридизация однодомных и двудомных растений увеличивает разнообразие половых фенотипов
11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
7.06
Индийская община Бней-Исраэль не может быть одним из десяти потерянных колен
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение
2.06
Обнаружено фундаментальное сходство между развитием актинии и развитием позвоночных
18.05
Обнаружены одноклеточные организмы с ядром, но без митохондрий
16.05
Уровень полученного образования отчасти зависит от генов

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия