Новое понимание фундаментального механизма репарации ДНК

Исследователи из Университета Вермонта (UVM), Университета Юты, Университета Вандербильта и Национального института стандартов и технологий (NIST) впервые продемонстрировали специфическую активность белка NEIL3. Этот белок относится к группе, ответственной за поддержание целостности ДНК у людей и других млекопитающих.

Роль гликозилаз

NEIL3 считается ферментом-гликозилазой. Эти белки «патрулируют» нити ДНК, находя повреждения (лезии) — места, где одно из четырёх оснований ДНК повреждено радиацией или химической активностью. Они вырезают повреждённые основания из остова ДНК, запуская последующие механизмы по встраиванию правильного, неповреждённого основания.

«ДНК повреждается постоянно. Например, около одного-двух процентов кислорода в организме становится токсичным в клетках, создавая свободные радикалы, которые повреждают ДНК. Без этих механизмов репарации ДНК на этой планете, по сути, не было бы жизни», — говорит биохимик NIST Мирал Диздароглу.

Сложность изучения NEIL3

Цели-повреждения для родственных белков NEIL1 и NEIL2 были известны, но NEIL3 — гораздо более сложный белок, вдвое больше других, — сопротивлялся попыткам его очистки и определению его функций. Команде UVM удалось клонировать версию NEIL3 от домовой мыши (на 99% идентичную человеческой) и подготовить её усечённую версию, достаточно малую для анализа в растворе, но сохраняющую часть белка, которая распознаёт и вырезает повреждения ДНК.

Метод анализа

Исследователи NIST Диздароглу и Павел Яруга смешали модифицированный белок с образцом ДНК, облучённым для создания большого количества случайных повреждений оснований. Поскольку гликозилазы работают, отщепляя повреждённые основания, высокочувствительный анализ раствора после удаления ДНК показал, какие именно лезии атакует фермент и с какой эффективностью. Результаты NIST хорошо совпали с независимыми тестами других участников команды.

Ключевое открытие

Испытания фермента в живом организме — в специальной форме E. coli с очень высокой частотой мутаций — принесли неожиданный результат. Измерения в NIST показали, что NEIL3 исключительно эффективно вырезает конкретный тип повреждения — FapyGua (2,6-диамино-4-гидрокси-5-формамидопиримидин) и, по-видимому, резко снижает мутации в бактерии. Это указывает как на эффективность NEIL3, так и на потенциально важную роль FapyGua в возникновении опасных мутаций в ДНК.