Российские ученые определили механизм, позволяющий ферменту эндонуклеазе VIII, активно применяемому в биотехнологиях, работать с любыми последовательностями ДНК. Новые данные позволят целенаправленно улучшать фермент для применения в биотехнологиях и медицинской диагностике, сообщили ТАСС в пресс-службе Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) им. Д. Г. Кнорре СО РАН.
© ТАСС
Белок эндонуклеаза VIII в природе помогает производящим его бактериям защищать их геном от повреждения. Ученые используют его в биотехнологиях, например, для выявления мутаций в раковых опухолях или для сборки сложных генно инженерных конструкций. Удобство фермента заключается в том, что его действие не зависит от нуклеотидной последовательности ДНК, в которую она вносит разрыв. Однако до сих пор оставалось загадкой, какие именно особенности молекулы придают ей такую «всеядность».
«Когда я закончил построение структуры, был поражен, — цитирует пресс-служба автора исследования, научного сотрудника ИХБФМ СО РАН Никиту Булгакова. — Оказалось, что наш белок использует уникальный механизм, чтобы "закрывать глаза" на разные основания ДНК: он просто разворачивает их вокруг своей оси, чтобы не видеть те уникальные места, которыми они отличаются друг от друга. Ни в одном другом ДНК-связывающем белке такой механизм не используется».
Чтобы разобраться, как работает фермент, ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины применили рентгеноструктурный анализ, который помогает «увидеть» строение молекул. Сначала они разработали способ надежно соединять фермент с разными участками ДНК — в большом количестве, чтобы вырастить из этих соединений кристаллы. А потом отправились в Китай, где на источнике синхротронного излучения в Шанхае получили детальные снимки, которые показали, как фермент взаимодействует с ДНК.
«Эти структуры — прекрасный пример того, как можно открыть неожиданные новые фундаментальные вещи в, казалось бы, хорошо изученном инструменте генетических технологий», — приводит пресс-служба слова руководителя работы, академика РАН Дмитрия Жаркова, заведующего лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН.
Участие в исследовании также приняли сотрудники Новосибирского государственного университета и Московского физико-технического института. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в международном журнале DNA Repair.
