В Новосибирске описали механизмы повреждений при окислении ДНК
Исследователи из Новосибирска установили, что окислительные повреждения ДНК, возникающие в процессе дыхания человека, геном исправляет по-разному, сообщает ТАСС. Полученные данные позволят лучше понять механизмы возникновения и предотвращения мутаций и усовершенствовать способы прогнозирования генетической предрасположенности к раку.
«Ученые Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН (НИОХ СО РАН) и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (ИХБФМ СО РАН) установили, что одно из главных повреждений ДНК ведет себя по-разному в зависимости от того, какие «буквы генома» его с разных сторон окружают», – говорится в сообщении пресс-службы Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН.
Молекула ДНК подвержена разным видам повреждения, в том числе при дыхании человека, активные формы кислорода, образующиеся в процессе метаболизма, могут окислять ДНК, и азотистые основания – «буквы», которыми записаны инструкции в геноме – химически изменяются. В дальнейшем это вызывает мутации, которые приводят к раку и старению. Одним из самых распространенных повреждений ДНК является 8-оксогуанин, использующийся как биомаркер окислительного стресса в организме. Он возникает при окислении одного из четырех азотистых оснований молекулы ДНК – гуанина.
«Давно известно, что ДНК «дышит» – пары оснований время от времени на доли секунды раскрываются и закрываются обратно. Мы впервые экспериментально показали, что такое открытие и закрытие пар с 8-оксогуанином очень сильно зависит от того, какие основания расположены напротив повреждения и вокруг него», – рассказал один из соавторов исследования, заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН Дмитрий Жарков.
В ИХБФМ исследовали динамику пар нормального гуанина и 8-оксогуанина с цитозином и аденином с использованием продвинутых методов ядерного магнитного резонанса, которые раньше не использовались для изучения поврежденной ДНК. Опыты показали, что 8-оксогуанин напротив аденина держится внутри двойной спирали ДНК гораздо хуже, чем в паре с цитозином. Поврежденное основание часто выворачивается из ДНК и становится видимым для белков репарации. В паре же с цитозином и 8-оксогуанин, и обычный гуанин хорошо «спрятаны» внутри спирали, и для удаления поврежденного основания в такой ситуации потребуется совсем другой механизм узнавания.
Ученые добавили, что знание структуры и динамики повреждений в ДНК – первый шаг на пути к тому, чтобы понимать механизмы их исправления на молекулярном уровне и на этой основе создавать средства для повышения стабильности генома в нормальных тканях и для разрушения ДНК в раковых клетках. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
Фото: DCStudio/Freepik