Российские исследователи совершили прорыв в науке, разработав новый метод измерения электрических сил внутри ферментов, которые участвуют в восстановлении поврежденной ДНК. Этот метод позволяет напрямую изучать белки, нарушения в работе которых могут приводить к онкологическим заболеваниям и другим серьезным патологиям.
Ферменты – это белки, ускоряющие химические реакции в организме. Ключевую роль в их функционировании играют электростатические силы, то есть взаимодействия между заряженными частицами. Эти силы помогают ферментам точно направлять молекулы-субстраты и управлять химическими связями.
Исследователи разработали инновационный метод, основанный на использовании pH‑чувствительной метки. Этот метод позволяет изучать электростатические взаимодействия в ферментах, которые восстанавливают поврежденную ДНК. Благодаря метке, ученые могут наблюдать за изменениями в электрических силах внутри молекулы.
Работа проводилась в сотрудничестве между Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Новосибирским институтом органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН. Академик Дмитрий Жарков, заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН, объяснил, что метка была синтезирована коллегами и прикреплена к ДНК рядом с местом повреждения. Эта метка действует как «молекулярный микрофон», передавая информацию об изменениях в зарядах окружающей среды.
Метка реагирует на кислотность среды. Когда среда становится менее кислой, метка теряет часть своих электрических зарядов. Это изменение зависит от электрических сил вокруг метки. У метки есть два состояния: заряженное и незаряженное, и оба состояния реагируют на магнитное поле. Измерение этих состояний позволяет ученым изучать процессы внутри молекулы.
Ученые обнаружили, что кислотность среды влияет на работу фермента. В кислой среде обычный фермент и его мутантная версия ведут себя одинаково и не проявляют активности. Однако в среде с кислотностью, близкой к физиологической, обычный фермент начинает восстанавливать поврежденную ДНК.
Новый метод позволил ученым впервые в мире точно измерить разницу в электрических силах между обычным ферментом и его мутантной версией. Эта разница составила около 30 милливольт. Метод также можно использовать для изучения других белков, работающих с ДНК, таких как белки семейства NEIL. Нарушения в их работе связаны с развитием рака, воспалительных заболеваний и проблемами в развитии эмбриона.
Источник: ТАСС
распечатать статью