Учёные впервые засняли взаимодействие фермента с ДНК в реальном времени
Впервые в истории учёным удалось заснять в реальном времени наноразмерное взаимодействие фермента и нити ДНК атакующего вируса. Исследователи из Кембриджского университета использовали революционный сканирующий атомно-силовой микроскоп в Японии, чтобы получить уникальные кадры защитного фермента, распутывающего ДНК вируса, пытающегося заразить бактерию-хозяина.
Исследование, финансируемое Советом по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC), не только улучшит понимание того, как ферменты взаимодействуют с ДНК в наномасштабе, но и имеет важные последствия для учёных, изучающих репарацию ДНК, и может помочь в поиске методов лечения рака.
Работая с исследователями из Эдинбурга, Японии и Индии, команда из Кембриджа использовала микроскоп последнего поколения (в мире существует всего три таких устройства) и технику, известную как скоростная атомно-силовая микроскопия (fast-scan AFM). До этого момента учёные могли лишь строить предположения о взаимодействии белков и ДНК на основе косвенных данных. Новый взгляд на фундаментальный биологический процесс даёт им возможность увидеть, как это взаимодействие происходит на самом деле.
Доктор Роберт Хендерсон, руководивший исследованием, объясняет: «Это первый случай, когда такой процесс наблюдается в реальном времени. Возможность видеть эти наномеханизмы в действии невероятно захватывает. Мы можем фактически наблюдать, как фермент «проходит» через петлю в ДНК вируса, чтобы зафиксироваться и разорвать её — процесс, известный как расщепление ДНК».
«Микроскоп и новые методы дают нам чёткое представление о молекулярных взаимодействиях между белками и ДНК, которые мы ранее могли интерпретировать только косвенно. Косвенные методы требуют от учёных делать предположения для интерпретации данных, а видеозапись, подобная этой, может помочь получить более прямое понимание того, что на самом деле происходит».
«Стандартная технология для съёмки в этом масштабе может производить только один кадр каждые 8 минут. Однако наша новая работа позволяет получать один кадр за 500 или даже меньше миллисекунд».
На записи показано, как бактериальный фермент рестрикции типа III прикрепляется к ДНК вируса, чтобы разорвать её до того, как вирус успеет заразить бактерию. Однако это также может служить моделью для понимания того, как взаимодействуют другие ферменты и ДНК в любом типе организмов, включая человека.
«Это помогает нам понять, как ферменты распознают, за какую часть нити ДНК им нужно зацепиться, что важно для понимания того, как белки восстанавливают повреждённую ДНК. В долгосрочной перспективе это может помочь в поиске методов лечения рака, поскольку рак иногда возникает там, где ДНК повреждена, но ферменты не ведут себя правильно, чтобы её восстановить».
Видео доступно для просмотра по ссылке: http://www.bbsrc.ac.uk/media/pressreleases/video\_enzyme\_unravelling\_dna.html