Распространенный синдром помощника: Молекула, производящая метан, может также восстанавливать ДНК
Археи — одноклеточные организмы, представляющие отдельный домен, отличный от эукариот, бактерий и высших организмов. Многие виды живут в экстремальных условиях и осуществляют уникальные биохимические процессы, не свойственные ни бактериям, ни эукариотам. Например, метаногенные археи могут производить газ метан из диоксида углерода и водорода.
Лежащая в основе химическая реакция, восстановление, включает кофактор, известный как F0 или F420 — небольшую молекулу деазафлавина. Ранее его обнаруживали только у метаногенных бактерий, и он считался их сигнатурной молекулой. Однако исследовательская группа профессора Томаса Карелла показала, что этот кофактор также распространен у эукариот, где выполняет совершенно иную функцию: деазафлавин участвует в процессах репарации (починки) ДНК. (PNAS Early Edition online, 1 июля 2009 г.)
Метаногенные бактерии решают исключительную задачу: производство метана. С химической точки зрения это непростая работа. Ферментативное производство метана включает небольшую молекулу деазафлавина, известную как кофактор F0/F420. Он хранится в специальных белках метаногенных бактерий и необходим для биосинтеза метана.
«Мы показали, что эта картина не совсем верна, — говорит Карелл. — Этот кофактор значительно более распространен в биосфере, чем предполагалось. Что важнее, он также встречается у высших организмов, так называемых эукариот. Но у них он выполняет совершенно другую задачу».
Как смогли продемонстрировать исследователи, кофактор участвует в процессах репарации ДНК, в частности, в устранении повреждений, вызванных УФ-излучением.
Растениям и многим другим организмам, подверженным интенсивному солнечному свету, необходимо справляться с огромным объемом повреждений генов. Для их репарации требуются сложные ферменты — фотолиазы. В свою очередь, им для работы нужен кофактор FAD (витамин B2). Давно предполагалось, что этим ключевым ферментам требуется еще один кофактор для обеспечения энергией, необходимой для восстановления ДНК.
«Мы показали, что во многих организмах этим кофактором является F0/F420, — сообщает Карелл. — Эта молекула была однозначно обнаружена в ферментах репарации ДНК у Drosophila melanogaster (плодовой мушки). Недавно другая исследовательская группа даже постулировала, что F0/F420 соучаствует в репарации ДНК у растений».
Таким образом, взгляд на кофактор F420 как на сигнатурную молекулу метаногенных видов радикально изменился: этот кофактор широко распространен и необходим как для синтеза метана, так и для репарации ДНК.
Источник: Ludwig-Maximilians-Universität München