Как правило, репаративный белок происходит быстро, говорит Анджум Ансари, профессор физики UIC и соруководитель исследования, опубликованного в этом месяце в Nature Communications.«Если ДНК в норме и белок ищет, то взаимодействие, которое белок производит с ДНК, не очень плотное, и белок может блуждать с некоторой скоростью», — сказал Ансари.
«Когда белок встречается с поврежденной ДНК, это не совсем похоже на нормальную ДНК, она может быть немного скрученной или более гибкой. Белок« спотыкается »в этом месте и немного застревает, достаточно, чтобы дать ему немного больше времени на поврежденном месте », — сказала она. «Чем дольше он сидит, тем выше вероятность того, что он откроет ДНК и начнет восстановление».Это «спотыкание» дает белку время, чтобы перевернуть поврежденные нуклеотидные строительные блоки ДНК и задействовать другие белки, которые начинают восстановление, сказал Чон-Хен Мин, доцент химии в UIC и один из главных исследователей исследования.
По словам Мин, белок xeroderma pigmentosum C или XPC важен для восстановления ДНК, поврежденной в результате воздействия окружающей среды, такого как химические вещества в сигаретном дыме и загрязняющих веществах, что делает его важным для предотвращения рака. Дисфункциональный XPC может привести к увеличению риска рака кожи в 1000 раз.
Как белок может найти поражение, спрятанное среди, возможно, в 100 000 раз большего количества неповрежденных нуклеотидов, остается загадкой, сказал Мин. XPC необычен тем, что у него нет «кармана», который подходит для одной конкретной поврежденной структуры, и отбрасывает другие, которые не подходят. Вместо этого он косвенно распознает повреждение и, таким образом, может исправить множество неисправностей.Чтобы увидеть, как XPC различает нормальную и поврежденную ДНК, исследователи использовали химический трюк, чтобы связать белок с одним сайтом на интактной ДНК.
К своему удивлению, они обнаружили, что белок открывал нуклеотиды в неповрежденной ДНК так же, как и в плохом месте.Открытие предполагает, что, если держать в одном месте достаточно долго, XPC может открыть даже неповрежденную ДНК. Используя методику, называемую спектроскопией возмущений температурного скачка, для наблюдения за взаимодействием XPC с ДНК в реальном времени, исследователи определили, что белку требуется несколько миллисекунд, чтобы открыть ДНК в поврежденном месте.
«Мы думаем, что вскрытие ДНК на неповрежденном участке может занять в 4000 раз больше времени, чем на поврежденном», — сказал Ансари. Белок XPC движется слишком быстро, чтобы задействовать неповрежденную ДНК, но останавливается из-за скрученного участка повреждения на достаточно долгое время, чтобы перевернуть плохие нуклеотиды и начать восстановление.Эта зависимость от того, насколько быстро белок может открыть ДНК, прежде чем двигаться дальше, предполагает совершенно новый вид распознавания сайтов связывания, сказал Мин.
«Это может объяснить те явления, которые мы не могли объяснить раньше», — сказал Мин, например, как белок появляется в некоторых местах, где ДНК не несет повреждений, которые, как ожидается, XPC распознает самостоятельно. .«Это может быть сделано, например, посредством взаимодействия с другими белками, которые могут доставить XPC туда и на мгновение задержать его», — сказала она. «Может оказаться, что все, что вам нужно, — это доставить белок в эти места и на мгновение задержать его».Исследователи полагают, что это «кинетическое включение с задержкой» может быть обычным механизмом среди многих других типов белков распознавания ДНК.