Może się wydawać, że DNA, w którym zapisane są informacje genetyczne, musi być bardzo wytrzymałym łańcuchem. To jednak nie do końca prawda. DNA balansuje bowiem na granicy stabilności i elastyczności. Dzięki temu zachowuje swoją strukturę przez większość czasu życia komórki, lecz i z łatwością ulega znaczącym niezbędnym zmianom strukturalnym podczas cyklu komórkowego.

Ta kluczowa dla funkcjonowania elastyczność powoduje, że DNA bardzo często ulega rozerwaniu, np. przez substancje toksyczne czy promieniowanie docierające do nas ze Słońca. Na szczęście jednak przerwanie ciągłości DNA nie jest równoznaczne z przerwaniem ciągłości życia. W każdej komórce istnieją bowiem mechanizmy reperacji DNA - można powiedzieć, że mieszkają tam białka-szwaczki, których zadaniem jest cerowanie DNA i doprowadzenie go do porządku.

Naukowcy z koreańsko-amerykańsko-polskiego zespołu na warsztat wzięli jeden z takich mechanizmów odpowiadających za łatanie DNA - kompleks białkowy Mre11. Ich badania ukazały się w "Nature Structural & Molecular Biology". "Ten kompleks jest na tyle kluczowy, że w zasadzie zawierają go wszystkie formy życia - począwszy od najbardziej pierwotnych archeobakterii po człowieka" - opowiada w rozmowie z PAP jeden z autorów publikacji, prof. Artur Krężel z Zakładu Chemii Biologicznej Uniwersytetu Wrocławskiego. Jak dodaje, kompleks ten jest zakodowany również w informacji genetycznej wirusów - a więc form nieożywionych.

Naukowiec wyjaśnia, że akurat ta komórkowa szwaczka ma bardzo trudne i odpowiedzialne zadanie - zszywa DNA, kiedy nastąpi pęknięcie w obu niciach DNA naraz - czyli po prostu nici całkiem się zerwą. "To taki rodzaj uszkodzenia DNA, który może prowadzić do najpoważniejszych dla komórek konsekwencji - mutacji, nowotworów czy nawet śmierci komórki" - zwraca uwagę biofizyk z UWr. Naukowców ciekawiło, jak to możliwe, że kompleks białkowy jest w stanie rozpoznawać i łączyć ze sobą zerwane części DNA.

Prof. Krężel opowiada, że w ramach badań zajmowano się białkiem Rad50 niezbędnym w funkcjonowaniu kompleksu Mre11. Białko to tworzą dwie składowe. "Gdyby jedną z nich powiększono do rozmiarów piłeczki do ping ponga, to druga byłaby wielkości piętra budynku" - opowiada prof. Krężel.

"Duży rozmiar i kształt cząsteczki - a nasze badania skupiają się na określeniu kształtu - są kluczowe, aby zniszczone elementy DNA, prawdopodobnie znacząco od siebie oddalone, mogły preferencyjnie ku sobie podążać, aby umożliwić ich połączenie" - mówi. Opowiada, że prace zespołu - kierowane przez prof. Yunjego Cho z Uniwersytetu w Pohang w Korei Południowej - pokazały, jakie elementy centralnego elementu białka Rad50 (tzw. haczyka cynkowego) są niezbędne, aby informacja o uszkodzeniu była przekazywana dalej, a w rezultacie - DNA było zszywane.

Biofizyk mówi, że mechanizmy naprawy DNA czasami się psują. Jeśli naukowcy lepiej poznają strukturę kompleksu, będą mogli w przyszłości lepiej projektować farmaceutyki, które wspomogą pracę szwaczek w pewnych dysfunkcjach.

Ale jest też inny ważny aspekt tych badań. Być może dzięki nim naukowcy opracują związki, które naprawę DNA w wybranych komórkach całkiem zablokują. No bo po co organizm ma tracić energię na cerowanie DNA w komórkach, które i tak są zepsute - np. w komórkach nowotworowych... "Lepiej, żeby zepsute DNA tych groźnych komórek nie było naprawiane, a komórka - szybciej ulegała zniszczeniu" - zwraca uwagę prof. Krężel. I nie wyklucza, że w przyszłości badania nad szwaczkami DNA zostaną wykorzystane w pracach nad nowymi terapiami antynowotworowymi.

PAP – Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ mrt/