Нобель сыйлығының лауреаты - 2015 • Дмитрий Жарков • Ғылым туралы жаңалықтар «Элементтер» • Нобель сыйлығы, Химия

Химия бойынша Нобель сыйлығы – 2015

2015 жылы химия бойынша Нобель сыйлығының лауреаттары: Томас Линдаль, Пол Модрих және Азиз Санчар. Сурет © Cancer Research UK / K. Wolf / M. Englund

2015 жылдың 7 қазанында химия бойынша Нобель сыйлығының лауреаттары анықталды. Олар – швед шыққан британдықтар, Томас Линдаль (Томас Линдаль), американдық Пол Модрич (Paul L. Modrich) және американдық түрік шыққан Азиз Санжар (Азиз Санчар). Нобель комитеті осы ғалымдардың ДНҚ жөндеу (жөндеу) тетіктерін зерттеуге қосқан үлесін атап өтті – бұл жасушада қалыпты ДНҚ идентификациясы кезінде немесе физикалық немесе химиялық заттардың нәтижесінде туындаған көптеген зақымдарды табу және түзету үшін маңызды ішкі жүйе. Бұл жүйенің жұмысын бұзу көптеген тұқым қуалайтын аурулармен байланысты және шын мәнінде, онсыз өмір сүрудің күрделі түрлері екіталай болуы мүмкін.

Бұл қалай басталды

Екінші дүниежүзілік соғыс аяқталғаннан кейін, әртүрлі мамандықтардағы адамдар оны басқаша қорытындылады. Саясаткерлер әлем картасын өзгертіп, генералдар – қарудың жаңа түрлерімен жаңа тактикасын және стратегиясын жасады … Сондай-ақ, дәрігерлердің нәтижелері де болды. Соғыс 1944 жылдан бері ондаған мың жараланғандардың өмірін сақтап қалған есірткі түрлерінің жаңа түрі – антибиотиктердің сиқырлы күшін көрсетті.

Соғыс аяқталғаннан кейін көп ұзамай, сәттілік тақырыбымен айналысатын молекулярлық биология Cold Spring Harbor жұмыс жасаған микробиолог, жас микробиолог Альберт Кольнер, сәттілікке үлкен коммерциялық табыс, бактериялардың және микроскопиялық саңырауқұлақтардың мутантты түрлерін іздейтін сәтте, бұл жаңа антибиотиктер шығаруы немесе кем дегенде bшамаменБелгілі антибиотиктердің көп мөлшері бар. Официанттар ультракүлгін жарықпен стрептомицеттің мәдениетін сәулелендіруге шешім қабылдады, мутагендік қасиеттері белгілі болған. Бірақ бәрі басынан бастап жұмыс істемеді: эксперименттер нашар ойнатылды. Кейбір сәулелендірілген мәдениеттер жақсы өсті, кейбіреулері нашар, бұл ретте ешқандай үлгілер байқалды.

Егер Альберт Келнер таза ғалым болмаса және оның эксперименттерінің барлық бөлшектерін жазып алмаған болса, ол, бәлкім, өзінің жобасынан бас тартқан болар еді, ал 2015 жылы Нобель сыйлығының лауреаты мүлдем әртүрлі жұмыстар үшін тағайындалады. Алайда, қателескен барлық нәрсені мұқият талдағаннан кейін, Келлнер дұрыс шешім қабылдады. Сәулеленгеннен кейін, әйнек су моншасында орналасқан шыны ыдыстарда бактериялардың мәдениетін өсірді.Терезеге қарай бұрылған шишаларда бактериялар ультракүлгін сәулесінен кейін аман қалды, ал көлеңкеленген жерлерде нашар болды.

Официанттар күн сәулесінің ультракүлгін зақымдануларын қалпына келтіруге көмектесетін бактериялардағы процесті қандай да бір жолмен іске қосатынын болжады. Бұл құбылыс жақын арада шақырылды фотореактивацияжәне ол алғаш рет танымал биолог болды ДНҚ жөндеу. ағымдағы жеңімпаздарының бірі, Азиз Санжар, оның жоғары оқу орнынан кейінгі жылдары Фотореактивтену жүйесін қуатын көрсетіп, өте тиімді эксперимент қойды: ол өлім дозада ультракүлгін жарық бар Петри бактериялар сәуле, бұл олар бойынша кем дегенде бір 10 млн ұяшықты, содан кейін жарық аман, сондықтан фото жыпылықтайды. 1 миллисекундқа дейін созылған жарық, тірі қалған бактериялардың саны жүз мың есе ұлғайтуға жеткілікті болды!

Өкінішке орай, осы күнге дейін, Альберт Келлнер өмір сүріп емес, тіпті лайықты танымалдылыққа ие болды емес, – бүгін Уикипедия туралы ол туралы ешқандай мақала жоқ деп айтуға жеткілікті. Қарамастан Кельнера және бірнеше апта өткен соң, мен Фотореактивтену Renatto Dulbecco табылған – кейінірек жөндеу ашу үшін, және Oncoviruses жұмыс істеу үшін Нобель сыйлығын алды, бірақ атақты итальяндық-американдық вирусология,.Бір қызығы, Келлнер Дулбеккоға өзінің ашылуы туралы жазған, бірақ ол ультракүлгін сәулелендірілген бактериофагтардың тірі қалуына арналған эксперименттерді аяқтаған кезде – сол нәтижелер мен Келлнер ретінде қорытынды жасаған кезде хат алды.

Нақ осы марапаттың тұжырымдамасы «ДНҚ-ны қалпына келтірудің ашылуы үшін» емес, «ДНҚ жөндеу механизмдерін зерттеу» болып табылады. Пионерлер өмір сүрген жоқ, және шын мәнінде бұл жерде ешқандай фигуралар жоқ, олар туралы айтқан еді. 2015 жылғы лауреаттар ДНК-ны жөндеуге үлкен үлес қосты, бірақ олармен қатар, басқа да кем емес ғалымдар жұмыс істеді. ДНК-ны жөндеуге қатысқан зерттеушілердің арасында Нобель сыйлығы да берілмейтіндіктен, көптеген беделділер арасында жеңімпаздарды таңдау өте қиын.

Бірақ Томас Линдал, Паул Модрич және Азиз Санжар туралы әңгімелесуден бұрын ДНК-ны жөндеу туралы бірнеше сөз айтуға болады. Шын мәнінде, бұл тіпті бір механизм емес, бірақ кем дегенде алты түрлі – және жөндеуге байланысты, сегіз санауға болады.

Шегу зиянды, тыныс алу зиянды, өмір зиянды

Әр минут сайын бізді өлімге жақындатады деп айтылады.Биохимик тұрғысынан бұл тек тривиальная фраза ғана емес. Барлық тірі ағзалардың ДНҚы үнемі зақымдайтын факторларға ұшырайды. Олардың кейбіреулері сырттан келеді: бірдей ультракүлгін сәуле, біздің тағамымызда мыңдаған химиялық белсенді зат (сіз бір шыныаяқ кофе үлкен дозада мутагенді бірнеше жүз қосылыстар бар екенін білесіз бе?).

Бірақ әлдеқайда маңызды – бұл ішкі факторлар, біз қағидаттарды болдырмауға болмайды. Үш негізгі фактор бар. Біріншіден, біздің бүкіл метаболизмі оттегінің тыныс алуына негізделген. Митохондрия, жасуша органеллалары, ATP шығаратын оттегі, клеткаларымыздың «энергиялық валютасы», абсолютті тиімділікпен жұмыс істемейді және олардан оттегінің ағып кетуінің аралық белсенді формалары ДНК-ны зақымдауы мүмкін. Екіншіден, белгілі болғандай, біз орта есеппен судың құрамында 60% құрайды, ол, сонымен бірге, өте белсенді қосылыс болып табылады және ДНҚ тұрақты түрде гидролиздейді. Ақыр соңында, ДНҚ-да зақымданудың тағы бір маңызды көзі – оны көшіретін ферменттердің қателігі – ДНК полимеразы; дұрыс емес енгізілген нуклеотидтердің саны әрбір жасуша бөлімі үшін шамамен 300 000 құрайды.

Көзге көрінетіндей, мәселенің ауқымы қарапайым қайта есептеуге мүмкіндік береді.Егер бір адам клеткасының ДНҚ-ны Транссібір теміржолы ретінде қарастырса және белгілі бір зиянның белгілі бір түрлеріне бағаланған құндылықтарды біріктіретін болса, онда әрбір адамның жасушасындағы ДНҚ-да күн сайын пайда болатын зиян мөлшері әрбір 100 метрлік Транссибтің бір бұзылуына сәйкес келеді. Мұндай жүктеме кезінде әрбір организм аман қалмайды.

Біз әлі де тірі екенімізді, ДНҚ жөндеу жұмыстарының еңбегін бағалаймыз. Жоғарыда айтылғандай, оның негізгі алты механизмі бар, ал қазіргі лауреаттардың төртеуі тікелей байланысты.

Жөндеу Ең оңай жолы

Фотореактивацияның басталуына оралайық. Бұл механизмнің нақты мысалдарының бірі қайта белсендірунемесе тікелей қалпына келтіруонда зақымдалған ДНҚ сілтемесі кез-келген аралық қадамсыз қалыпты жағдайға айналады. Фотореактивация жағдайында мұндай жағдай орын алады. Ультракүлгін сәуленің әсерінен ДНҚ-ның көрші тиминді негіздері бір-бірімен байланысып, циклобутан пиримидинді димерстерді қалыптастырады, бұл ДНҚ құрылымын айтарлықтай бұрмалап, ДНК полимераздарын зақымдалған аймақты көшіруге жол бермейді.Сондай-ақ, бактериялар димердегі негіздер арасындағы байланыстарды бөліп, оны екі тиминге айналдыру үшін көрінетін жарықтың энергиясын пайдаланатын ферменттік фотоляцияны қамтиды (1-сурет).

Сурет. 1. Фотоляза арқылы катализдік реакция. Көк түске сәйкес келетін толқын ұзындығы бар фотонды фермент арқылы жұтып, оның энергиясы (hν) тиминді димерді жеке тиминге бөлу үшін қолданылады

Мансап фотолязиялық зерттеулерден басталды Азиза Санжара. Жоқ, ол оны ашпады – бұл 1950-ші жылдардың соңында Стэм Руперт (Клауд С. (Стэн Руперт) жасаған), зертханасына он жылдан кейін Стамбул университетінің жас түлегі келді. Санжар бірінші болып фотолязды клондау үшін, яғни оны кодтайтын генді оқшаулап, гендік инженерлік ақуызды жасады. Бактерияда өте аз табиғи фотолязи бар және бұл жұмыс фотореактивацияны зерттеу үшін өте маңызды болды – қазір Санжар белсенді және ұзақ уақыт жұмыс істейтін көп мөлшерде ақуызды шығаруға және оны жан-жақты зерделеуге болады. Химия бойынша жүлделер биологтарға берілсе, химиктер көбінесе наразылық білдіруде. Бірақ фотолязи фотокатализді жүзеге асыратын күрделі химиялық жүйенің керемет үлгісі: фотонды түсірген энергияның жолы,5,10-метенилтетрагидроптероилполиглутаматты – протеин құрамындағы хромофорды – екінші хромофор (флавинденин динуклеотид) арқылы циклобутан пиримидинді димерге жұтып қойды, енді кванттық-механикалық сипаттамалармен анықталады.

Кесу және ауыстырыңыз

Бұл Нобель сыйлығын алу үшін жеткілікті ме? Кім біледі. Бірақ Азиз Санжар өзі фотолиазамен шектеліп, сол кезде «қараңғы жөндеу» деп аталатын басқа да жасырын құбылыспен айналысты. Шындығында ультра күлгін жарықпен сәулелендірілген бактериялар жарықта ғана емес, сонымен бірге әлдеқайда көп уақытты талап етеді. Фотоляция онымен ешнәрсе істемейді («дерлік» – себебі, ол кейінірек пайда болғандықтан, ол қараңғы жөндеуге көмектеседі, бірақ онсыз мүмкін емес), басқа ферменттер жұмыс істейді.

Осы уақытқа дейін қараңғы тиминді димерларда ДНҚ-дан бірте-бірте жоғалып кеткендігі белгілі болды (бұл табылған 1960-шы жылдардың басында Ричард Селлоуд жасалды, ол осы жылдың сәуір айында қайтыс болмаса, жүлдеге ие болған еді) ) және УК-сәулеленуінен кейін ДНҚ синтезі басталады (осы ашылу авторы Филип Ханавальт әлі тірі және 84,бірақ жүлде оған айналады). Қара жөндеуге жауапты үш ген белгілі болды, олар шақырылды uvrA, uvrB және uvrC (увр – ультракүлгінге төзімді Ағылшынша «УК-төзімді»), бірақ мұның бәрі жасушада қалай болғаны түсініксіз болды. Тағы да, негізгі проблемалар жасушадағы бұл ақуыздардың өте азы және олардың тергеуі өте қиын болды.

Осы мәселені шешіп алған Санжар, басқа клеткалық протеиндердің минималды ластануымен қажетті өнімнің үлкен артықшылығын алуға мүмкіндік беретін бактериялық «макси-клеткалардың» керемет әдісін ойлап тапты. 1970-80 жылдар кездері ондаған зертханалар оны белоктардың кең спектрін анықтау үшін қолданды, ал өнертапқыш өзін геннің протеиндік өнімдерін сипаттауға қолданды. uvrA, uvrB және uvrC және олар шақырылған кешенді қалыптастырғанын көрсетті эксценоз (Excinuclease) – ол кесіп алдыАғылшын тілі акциз) тиминді димердің айналасында 13 жұп нуклеотид мөлшері бар ДНҚ бөлігін құрайды. Осыдан барлық тетігі деп аталады нуклеотидті экзистентті жөндеу (Nucleotide excision repair, NER 2-сурет). Кейінгі зерттеулер фрагментті кесіп тастағаннан кейін,ДНК полимеразы ДНҚ тізбегінің қалыпты бөлігін синтездейді және ДНҚ-ның ДНҚ-ның тұтастығын қалпына келтіретін ДНК-лираз ферменті арқылы қалпына келтіріледі.

Сурет. 2 Нуклеотидтік эксозды жөндеу. UvrABC excineum зақымдану кезінде ДНК-ның қысқа бөлігін қысқартады, UvrD спиралі оны ауыстырады, ал нәтижесінде пайда болған ДНК полимеразы

Кейінірек анықталғандай, тұтастай алғанда өмірге арналған нуклеотидтерді кислота қалпына келтіру фоторактивациядан гөрі әлдеқайда маңызды. Мысалы, адамдарда барлық сүтқоректілердің фотолясы жоқ, тек қана марксалылар оны сақтап қалды, ал қалғандары цирагандық ырғақтарға жауап беретін фотолиаз, криптокромдардың гомологтары (және Санжар тауып алған). Сондықтан барлық ультракүлгін сәуле зақымдануынан туындаған барлық жөндеу, біз тек нуклеотидтердің экзистентті жөндеуіне сүйенеміз. Рас, осы жүйенің ақуыздары бактерияларға ұқсамайды, бірақ жұмыс принципі бірдей – ДНҚ сегментін қиюға және оны жаңадан ауыстыруға болады. Нуклеотидті жоюдың кемшіліктері ең ауыр тұқым қуалайтын ауруды тудырады – пигментті күн сәулесінің күйіп кетуіне әкелетін херодерма туындайды, ал бірнеше жылдан кейін тері рагы дамиды.Шындығында, тері бар: тілдің ұштығы ракпен пигментті херодермаға өте тән – адам жарықта құрғақ ерндерді лақтырады және бұл бірнеше секундтық әсер ДНК-ға зиян келтіруі үшін жеткілікті, бұл жөндеу болмағанда мутациялар мен қатерлі ісік туғызады. Ең бастысы, фотореактивация – бұл тиминді димерге тән процесс, ал басқа зақымдану түзетілмейді, бірақ нуклеотидтік экскизді жөндеу әмбебап болып табылады және ДНҚ-ның көптеген түрлеріне, мысалы, темекі түтінде канцерогендер тудыратын көптеген зақымдарға қарсы тұруға көмектеседі.

Нуклеотидтік экскизді жөндеуді мақтаған соң, біз ДНК-да пайда болатын барлық зақымданың 10% -ын күшейтетінін дереу атап өтуіміз керек. Қалғаны басқа екі лауреаттар ашқан жүйелермен басқарылады. Олардың жұмыс принципі ДНҚ-ның зақымдалған бөлігін және оның синтезін жоюға негізделген, бірақ механизмдер қатты ерекшеленеді.

Сәйкес болмаса не істеу керек

Келіңіздер, әңгімелестік сәйкес келмеуі (ДНҚ сәйкес келмейтін жөндеу). Ол атымен де жетістікке жете алмады: бұл саладағы терминология 1980-шы жылдардың соңында пайда болды, өйткені ғылым Ресейде ғылыммен жақсы еместігін анықтады, сондықтан жалпы қабылданған термин жоқ – сәйкес келмейтін жөндеу (сөз сәйкес келмейді біреу «гетероуплексті жөндеу», «каноникалық емес базалық жұптарды жөндеу» деген аттарды пайдаланады … Кез келген жағдайда, ДНҚ-ның синтезінде ДНҚ бар болса, ДНК полимераздарының қателерін түзететін жүйе Сізге қажет нуклеотидтер емес, A: T және G: C, бірақ басқа бір нәрсе емес, мысалы G: T. Бұл өте сирек болады, бірақ бұл орын, өйткені ешқандай фермент 100% дәлдікпен жұмыс істейді.

ДНҚ полимеразының осындай қателерін түзетудегі басты мәселе дұрыс емес нуклеотидді қалай жою керектігі емес, бірақ ол дұрыс емес екенін қалай білуге ​​болады. Шындығында, біз бұған дейін зақымдалған ДНҚ-ның байланыстары туралы әңгімелестік – олардың құрылымы әдеттегіден ерекшеленеді және қандай да бір түрде танылуы мүмкін. Ал нуклеотидтердің екеуі қалыпты болған кезде, бірақ бір-біріне сәйкес келмейді? Олардың қайсысы түпнұсқа ДНҚ-да, аналық тізбекте болған және қызыл тізбеге қате енгізілген?

Көптеген бактериялар бұл мәселені ата-аналық тізбекті метил топтары арқылы таңбалау арқылы шешеді, бұл арнайы ферменттер, ДНҚ-метилаза бөгеті, -GATC-жүйесінде табылған аденин негіздеріне енгізеді.Осылайша, ДНҚ синтезінен кейін бұл тізбектің бірнеше минут бойы полиметилирленген күйі қалады, яғни ол мата тізбегінде метил топтарын алып жатыр және жаңа синтезделген қыздар тізбегінде жоқ. Бұл жолы сәйкес келмейтін репарация жүйесі жұмыс істеу үшін жеткілікті. Адамдарда ана мен қыздың тізбегін ерекшелендіретін тетігі әртүрлі және күрделі болып табылады, ол репликация кезінде кейбір белоктарды ассиметриялық байланыстыруға негізделген, бірақ ол әлі де бар, жөндеуге сәйкес келмеу мұндай механизмсіз жұмыс істей алмайды.

Метилдік топтармен тізбектелгеннен кейін нақты оқиғалар қалай дамиды – бұл негізгі жарналар. Пол Модрича ДНК жөндеу жұмыстарында. Модрич осы салада жұмыс істей бастаған кезде, Санжардың өзі тап болған жағдай ұқсас болды: өтеу үшін қажетті гендер белгілі болды (mutH, mutL және mutS), аналар мен қыздардың тізбектері арасындағы айырмашылық метилляцияға негізделгені анық, бірақ ешкімде бұл ақуыздың осылай жасайтыны туралы ештеңе жоқ. Modric бір бактериофагтың ДНК тізбектерінің арасында бір нуклеотидпен ерекшеленетін дуплекстің пайда болуына негізделген талғампаз жүйемен келді,ол оған нуклеотидтердің дұрыс жұптарының тағдырын егжей-тегжейлі және бақылайтын жүйенің оқшауланған белоктарымен және бактериялардың жасушаларында қадағалауға мүмкіндік берді. Шықты, бұл процесте репликациядан кейін бірден MutH ақуызы геми-метилированные дәйекті -GATC- байланыстырады. Сонымен қатар MutS ақуызының екі молекуласы дұрыс емес жұп нуклеотидтерге байланысады. 2000 жылы ғалымдар МутS құрылымын анықтаған кезде, екі ақуыз молекуласы ДНҚ тығырыққа салынған намазға салынған қолдарға өте ұқсас болды. MutH мен MutS димер арасындағы қашықтық олардың өзара әрекеттесуіне мүмкіндік бергенде (жүйенің үшінші мүшесі, MutL, оларға көмектеседі), MutH ақуызы металдандырылмаған тізбекті -GATC- қатарында үзетін эндонуклеазға айналады. Осы үзілістен бастап, ДНҚ қызыл тізбегі кейіннен МутС протеинінің бағыты бойынша жойылады. Дұрыс емес жұп негізге жетіп, ДНҚ-ның жойылуы тоқтатылады, содан кейін жетіспейтін ДНҚ бөлімі қайта синтезделеді.

Сурет. 3 Жөндеуге сәйкес келмеуі. MutS ақуызының димері нуклеотидтердің ненормальды жұпын, ал MutH ақуызын жарты метилирленген аймақты -GATC- таниды. Содан кейін MutH еншілес ұйым деп саналатын,ДНҚ-ның бір бөлігі дұрыс емес жұпқа түсіп, қайтадан синтезделеді

Пол Модрич зертханасында бактериялар мен адамдардағы сәйкессіздіктерді жөндеу принциптері анықталды. Ата-аналар мен қыздардың тізбегін анықтау қағидасын қоспағанда, сәйкес келмейтін репарация жүйесі бактерияға өте ұқсас. Сәйкес келмейтін жөндеуге жауап беретін гендердегі мутациялар мұра ішектің қатерлі ісігінің дамуына әкеледі және бұл аурудың ең көп таралған себебі болып табылады.

Ең маңызды жүйе

Ақыр соңында, үшінші жөнге келтірудің негізгі жүйесін – экзистенттік базаны жөндеу. Шын мәнінде, оны ең алдымен мағынада деп атауға болады, себебі ол барлық залалдың басым бөлігін жояды. Олар ДНҚ-да су мен оттегінің әрекеті кезінде сөзсіз туындайтын, бірақ көптеген басқа да жарақаттармен түзетіледі. Басқа жөндеу жүйелеріндегі іркілістер ауыр сырқаттанушылық тудырса, сирек кездесетін жағдайларды қоспағанда, адамдарда негіздерді алып тастаудың дұрыс жұмыс істемеуі ауруларда көрінбейді – мұндай балалар пайда болмайды, эмбриондар ерте кезеңде өледі.

Мүмкін, базалардың кесінділерін жөндеу кезінде, ең қызықты нәрсе – ол «қаламның ұшында» ашылған. Француз астрономы Урен Ле Верриер Уранның орбитасының бұзылуын ойластырып, Нептунды тауып, 1970-жылдардың басында Томас Линдал ДНҚ-ның химиялық реакциясы туралы ойланып, оны жөндеудің жаңа механизмін тапты. Линдендің өзі «Белгісі бар кітап» -ден – ағылшын тіліне аударылған «Нуклеин қышқылдарының органикалық химиясы» монографиясының авторы Н.К.Кочетковтың және бүкіл әлемдегі көптеген биохимиялық зертханаларда анықтамалық кітапқа айналдырған авторлардың авторларынан шабыт алғандығын мәлімдейді. Оны оқығаннан кейін, биолог Линдаль ультракүлгін сәуле, радиация немесе химиялық мутагенттермен кездейсоқ зақымдалған химиялық тұрақты молекуланың ДНҚ идеясы түбегейлі дұрыс емес екенін – су ортасында ДНҚ тұрақты бұзылғанын түсінді. Екі қарапайым және қарапайым химиялық реакцияларды таңдау – цитозинді урацилге айналдыру (әдетте РНК-да, ДНҚ емес) және апуринация (ДНҚ-дан аденин немесе гуаниннің бөлінуі) -Линдалл олардың оқшауланған ДНҚ-да, және тірі торда.Сонымен қатар, цитозин бір бөлігі Урацил ауыстырылды, және ол тегін базасын түрінде құрамында урацил жояды фермент табылған онда ДНК алу – урацил ДНҚ гликозилазы (Uracil DNA glycosylases) – және жөндеудің жаңа түрі табылды.

базалық эксцизии жөндеу жолымен жөндеу ДНК құрылымында айтарлықтай бұрмалау енгізу емес, шағын apurinizirovannyh негіздерін және нуклеотидтер зақымдалған, сондықтан нуклеотидті эксцизии жөндеу жүйесі арқылы танылған емес, орын алады. Біріншіден, зақымдалған базалық ДНК оны бөліп ДНК-glycosylases (ДНК glycosylase), сыныбы тиесілі ферменттер бірі болып танылды. ДНК glycosylases топ ерекшелігі бар – кейбір басқа ДНК ғана тотығады пурин негіздерінің, жойылады – тотыққан пиримидинами, және басқалар – алкинирленген негіздері, төртінші – .. урацил, т.б. Содан кейін AP-эндонуклеаза фермент зақымдалған ДНҚ-полимераза кіріктірмелер жанында ДНҚ үзілуі бір ( «жөндеу korotkozaplatochnaya» деп аталатын) немесе бірнеше нуклеотид ( «dlinnozaplatochnaya жөндеу») және жөндеу ДНК лигазы аяқтайды. Экзистентті негіздеу процесінде бірнеше ақуыздар қатысады, бірақ олар көмекші рөл атқарады.

Сурет. 4 Экспресс-жөндеу базасы. ДНҚ гликозилазы зақымдалған негізді қысқартады, содан кейін AP-эндонуклеаза зақымдалған ДНҚ тізбегін бұзады, содан кейін ДНК полимеразына байланысты зақымдалған тізбектің бір немесе бірнеше нуклеотидтері жаңа ДНҚ сегментін бір уақытта синтездейді

Соңғы жылдарда дайын шешімдерді қолданатын табиғат ДНК-ны жөндеу үшін ғана емес, сондай-ақ мүлдем сырт көзге арналған заттардың негіздерін жоюға бейімделген. Мысалы, бірдей урацил-ДНҚ гликозилазы адам клеткалары вируспен, әсіресе ВИЧ-пен күресу үшін қолданылады. Вирустық ДНҚ-да цитозинді урацилге айналдыратын ерекше ферменттер бар, содан кейін урацил-ДНҚ гликозилазы осындай ДНҚ-ды бөледі. Иммундық жауап-ақ урацил-ДНҚ гликозилазының қатысуын талап етеді, ол бұл жағдайда түрлі антиденелерді генерациялау үшін жауап береді. Негіздерді экзистентті жөндеу эпигенетикалық процестердің негізі болып табылады – гендердің белсенділігін реттейтін ДНК-ның өзгеруі. Рак клеткаларында кейбір жөндеу жолдары өшіріледі – қалған жолдардың тежегіштері, негізінен экзистенттік базалық жөндеу, енді онкологиядағы жаңа перспективті препараттар болып саналады.

Өзінің көптеген жаңалықтарымен қатар, Томас Линдал ғылымға үлкен қызмет атқарды және көптеген студенттерді тәрбиеледі. ДНҚ жөндеу бойынша қазіргі заманғы көшбасшылардың жартысы Лондондағы Clare Hall лабораторияларындағы зертханасы арқылы өтті (Clare Hall зертханалары). Осы жылдың маусым айында Lindahl құрметіне конференция ұйымдастырылды, олардың көпшілігі бүкіл әлемнен келді, және оның ғылыми деңгейі, ең алдымен, осы желілердің авторы ғана көруге тура келді.

Жүлдеден тыс

ДНҚ-ның жөнделуі Ресей ғалымдарының енді әлемдік деңгейде және құндылықта әлемдік классиктермен бәсекеге түсе алатын бағыттарының бірі екендігі туралы үндемеу дұрыс болмас еді. Дегенмен, қазіргі кезде «дәлел» сөзі дұрыс емес: тарихи тұрғыдан алғанда, репарация – қатал бәсекелестік популярлы емес, керісінше жетекші лабораториялар тығыз жұмыс істейтін аймақ. Ресейде негізгі ДНҚ жөндеу жұмыстары Новосібірдегі Ресей ғылым академиясының Сібір бөлімшесінің химиялық биология және іргелі медицина институтының бірнеше зертханаларында жүргізіледі; Мәскеу мемлекеттік университетінде, Ресей ғылым академиясының Молекулярлық генетика институтында, Санкт-Петербургте Ресей ғылым академиясының цитология институтында осы бағытта жұмыс істейтін топтар бар,Петербург ядролық физика институты.

ДНК-ны қалпына келтіру осы ескертпеде сипатталған жолдармен шектелмейді. Сондай-ақ бар рекомбинациялық жөндеу (Гомологтық рекомбинация), егер басқа хромосомадан көшірме дұрыс ДНҚ тізбегін қайта құру үшін пайдаланылады және Гомологсыз ұштарды қайта қосу (Микрохимология-делдалды соңғы қосылу), ДНК бөлігі жоғалған кезде, бірақ бұл өте маңызды емес, себебі ол кодталмаған аймақтарға түседі. Жөндеудің екі түрі де екі жақты ДНҚ үзілісін жөндеу қажет болғанда қолданылады. Жүйелері бар зақымдануға төзімділік (Translesion синтезі), оның геномының дұрыс еместігіне қарамастан, жасуша жұмыс істей алады және тіпті бөлісе алады. Ұялы байланыс бар зақымдануға қарсы әрекет ету жүйелеріне (ДНК зақымдалуына жауап), ДНК зақымданған кезде жасушаның қандай әрекеттер жасайтынын анықтаңыз – бөліңіз, бөлуді тоқтатыңыз және зақымды қалпына келтіріңіз, өліңіз … Айтпақшы, биылғы соңғы жүйені зерттеу үшін американдықтар Стивен Эллидж және Эвелин Виткин Эвелин М. Виткин) Lasker Award (Lasker Award) – биомедицинадағы ең беделді екіншісі; ол көбінесе Нобельдің «арбитрі» ретінде қызмет етеді. Бірақ 94 жастағы Эвелин Витин ДНК-ға зақым келтірген үйлесімді жасушалық реакцияның бірінші жүйесін – SOS-жауапты ашты – мақтаныш күтіп тұрған жоқ.Нобель сыйлығының үшеуінен артық емес бөлісуге мұрагер болған; лайықты үміткерлер әлдеқайда көп.

Көздер:
1) Томас Линдаль. Ферменттердің жаңа класы Табиғат. В. 259. 64-66 б.
2) Томас Линдаль. ДНҚ-ның бастапқы құрылымының тұрақсыздығы және ыдырауы // Табиғат. V. 362. P. 709-715.
3) А-Лиен Лью, Сюзанна Кларк және Пол Модрич. Негізгі жұптың сәйкес келмеуі in vitro // Proc. Natl Acad. Ғылыми жұмыс. АҚШ. 1983. V. 80. P. 4639-4643.
4) Пол Модрих. Сәйкессіздікті жөндеу механизмдері және биологиялық әсері // Анну. Rev. Генет. V. 25. P. 229-253.
5) Азиз Санчар, В. Дин Рупп. Жаңа жөндеу ферменті: UVRABC эксклюзивті нуклеазасы Escherichia coli зақымдалған аймақтың екі жағында ДНҚ-ны қиып тастайды // Ұяшық. 1983. V. 33. P. 249-260.
6) Азиз Санчар. DNA photolyase құрылымы және қызметі // Биохимия. 1994. V. 33. P. 2-9.

Дмитрий Жарков


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: