Сибирские ученые объяснили механизм точности копирования ДНК в клетках
Специалисты новосибирского Института химической биологии и фундаментальной медицины имени Кнорре СО РАН обнаружили новый механизм защиты клеток от генетических мутаций. Исследование показало, что точность копирования ДНК определяется не только свойствами фермента, но и механическими препятствиями, возникающими в ходе процесса.
ДНК-полимеразы отвечают за репликацию генетического материала, допуская в среднем одну ошибку на 10-100 тысяч нуклеотидов. Ранее подобные эксперименты проводились в упрощенных условиях. Новосибирские исследователи усложнили задачу, сымитировав реальные условия клетки, где ферменту необходимо расплетать двойную спираль ДНК.
Ученые проанализировали работу бактериальной и фаговой полимераз в условиях с вытеснением цепи и без него. Результаты продемонстрировали, что необходимость разрывать прочные пары нуклеотидов значительно повышает точность работы фермента. При присоединении правильного нуклеотида выделяется энергия, достаточная для химической реакции и расплетения спирали. В случае ошибки энергии не хватает, и процесс останавливается. Таким образом, структура ДНК выступает в роли дополнительного фильтра.
Руководитель гранта РНФ Анна Юдкина пояснила, что ранее точность фермента связывали исключительно с его активным центром. Новые данные доказывают, что механическая нагрузка функционирует как независимый механизм контроля качества.
Данное открытие обладает высоким практическим потенциалом. В современной генной инженерии активно применяются полимеразы, способные расплетать ДНК. Понимание выявленного механизма даст возможность разрабатывать как более точные ферменты, так и специализированные небрежные версии, необходимые для генерации генетического разнообразия в процессах направленной эволюции белков.
