Прорыв в онкологии: российский метод впервые измерил электросилы внутри белка, восстанавливающего ДНК

Учёные из Института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Новосибирского института органической химии совершили прорыв в изучении ферментов, отвечающих за восстановление повреждённой ДНК.

Как сообщили в пресс-службе ИХБФМ СО РАН, исследователям впервые в мире удалось напрямую измерить электростатические силы внутри таких белков, используя специально сконструированную спиновую метку, чувствительную к изменениям кислотности среды.

Ферменты, по сути, являются биологическими катализаторами, и их высокая эффективность во многом определяется электрическими взаимодействиями — притяжением и отталкиванием между заряженными частицами, которые направляют молекулы в активный центр и управляют разрывом или образованием химических связей. Чтобы заглянуть в этот тонкий процесс, новосибирские химики синтезировали уникальную метку и присоединили её к молекуле ДНК непосредственно возле участка повреждения. Как пояснил академик Дмитрий Жарков, заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии, эта метка работает наподобие чувствительного микрофона, который в реальном времени передаёт сигнал из эпицентра событий: любые изменения электрических зарядов поблизости сказываются на её реакции на уровень pH.

Учёные выяснили, что поведение фермента критически зависит от кислотности окружающей среды. В кислых условиях нормальная и мутантная версии белка вели себя одинаково и не проявляли активности, однако при переходе к физиологическим значениям pH, характерным для организма человека, в здоровом ферменте запускался важнейший механизм восстановления ДНК. Благодаря новой методике исследователи впервые смогли количественно оценить разницу в электрических силах между двумя вариантами фермента — она составила около 30 милливольт, сообщает ТАСС.

Авторы работы подчёркивают, что разработанный подход с pH-чувствительной меткой является универсальным и может быть распространён на сотни других белков, взаимодействующих с ДНК. Особый интерес представляют белки семейства NEIL, нарушения в функционировании которых связаны с онкологическими заболеваниями, хроническими воспалениями и патологиями эмбрионального развития, поэтому созданный инструмент открывает новые возможности для диагностики и терапии этих тяжёлых состояний.