ДНК живого организма нуждается в постоянном обслуживании. Каждая клетка находится в состоянии жестокой осады, так как многочисленные реактивные кислородные соединения и ионы постоянно атакуют и повреждают органические молекулы клетки, особенно ее ДНК. По оценкам, окислительное повреждение ДНК происходит 10 000 раз в день на клетку.
Чтобы жизнь выжила в этой молекулярной битве, были разработаны молекулярные контрмеры, в том числе набор сложных молекул, которые обнаруживают окислительное повреждение участков молекул ДНК, воздействуя на эти области различными молекулами восстановления, которые выполняют серию сложных операций молекулярной инженерии, необходимых для решить проблему. Внутренняя механика сложных молекулярных ансамблей, предназначенных для распознавания, восстановления и передачи сигналов о повреждениях ДНК, до сих пор полностью не изучена.Специфическая структура белка, известная как домен Zf-GRF, является загадочным компонентом APE2, фермента, отвечающего за репарацию ДНК и повреждение ДНК, а также является общей для ряда других молекул, поддерживающих ДНК. Новое исследование показывает, что Zf-GRF выполняет важную функцию связывания ДНК, помогая ферментам правильно выравниваться с одноцепочечной ДНК.
Новое исследование появилось в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 27 декабря 2016 года.Открытие является результатом работы двух команд, одной из которых руководит Шан Янь из отдела биологических наук Университета Северной Каролины в Шарлотте, а второй — Р. Скотт Уильямс из Лаборатории целостности генома и структурной биологии Национального института биологии. Науки о гигиене окружающей среды (NIEHS) в Национальных институтах здравоохранения.
«Мы изучаем APE2, который играет важную роль в восстановлении ДНК после окислительного стресса», — сказал Ян. «Мы пытаемся понять структуру и функцию этого фермента, потому что он не очень хорошо охарактеризован, но играет центральную роль в клеточном ответе на окислительное повреждение ДНК».«APE2 имеет разные домены, и один из наименее понятных называется Zf-GRF, который нам удалось охарактеризовать», — сказал он. «Мы обнаружили, что его функция заключается в специфическом взаимодействии с одной нитью ДНК. Если этот домен не связывается с одной нитью ДНК, APE2 не способствует его каталитической активности и не может продвигаться вперед в соответствующих 3 ‘к 5 ‘направление вдоль пряди ".Янь отметил, что домен Zf-GRF также обнаружен в нескольких других белках.
Во всех случаях он имеет «когтеобразную» структуру и другие белковые компоненты, окружающие молекулу цинка, которые во всех случаях почти идентичны или «высококонсервативны».«Хотя это очень маленький домен — около 50 аминокислот — он очень консервативен в процессе эволюции. Этот домен фермента одинаков для многих видов, что подразумевает его важность. Он также обнаружен не только в APE2, но и во многих другие ферменты, в том числе важные ферменты метаболизма ДНК, такие как топоизомераза 3? и NEIL3.
Наше открытие может быть применено в будущих исследованиях этих белков ».Уильямс отмечает, что повсеместное распространение и однородность структуры Zf-GRF объясняется тем, что этот молекулярный инструмент играет очень полезную и важную роль в контроле ферментативной активности. «Активность обработки ДНК APE2 необходима для активации« клеточных контрольных точек », сигнала тревоги, который подается при обнаружении повреждения ДНК и помогает предотвратить дальнейшее повреждение, позволяя клетке исправить эти токсические поражения. Если оставленные в неизлеченном и незаметном состоянии, такое окислительное повреждение ДНК может быть основным фактором, способствующим прогрессированию рака, среди других болезней ».