ДНК под контролем

Interfax-Russia.ru – Сибирские ученые научились определять генетическую устойчивость человека к вредным факторам, а также управлять его системой восстановления ДНК при лечении онкозаболеваний.

Как известно, генетическая информация всех живых существ содержится в их ДНК. Совокупность таких молекул формирует геном (у человека он состоит из 46 хромосом), основной функцией которого является сохранение и последующая передача в неизменном виде всех кодов организма.

"Существует ряд ферментативных систем, которые борются с повреждениями ДНК. Такие повреждения могут возникать спонтанно (в результате ряда метаболических процессов) или под воздействием каких-то внешних факторов: ультрафиолетового облучения, радиации или химических веществ. Наша задача заключалась в том, чтобы понять, как работают механизмы репарации (восстановления - ИФ) поврежденных участков ДНК и каковы функции каждого из ферментов, участвующих в этом процессе", - сообщил Interfax-Russia.ru старший научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН Никита Кузнецов.

По словам ученого, исследования проводились с использованием ряда сложных физико-химических и биологических методов.

"С помощью мутантных форм ферментов мы установили роль конкретного аминокислотного остатка в процессах связывания ДНК, а также механизм узнавания поврежденного нуклеотида и каталитических реакциях. Зафиксировать различные "отрезки" ферментативного процесса помогли методы предстационарной кинетики, что в свою очередь позволило изучить отдельные изменения, происходящие в модельных ДНК-дуплексах (двухцепочная форма ДНК – ИФ)", - рассказал он изданию СО РАН "Наука в Сибири".

Все исследования, как отметил Кузнецов, проводились в лаборатории исследования модификации биополимеров ИХБФМ СО РАН при помощи самого современного оборудования.

"У нас в лаборатории есть два спектрометра остановленной струи, которые позволяют быстро, за 1 миллисекунду, смешать два раствора. В одном из этих растворов находится исследуемый фермент, в другом - модельный ДНК-дуплекс, содержащий определенный тип повреждений. В процессе ферментативного "узнавания" поврежденного основания происходит его "выворачивание" из дуплекса ДНК в активный центр, а в образовавшееся в ДНК пространство встраивается несколько аминокислотных остатков фермента. После этого происходит финальная подстройка структур взаимодействующих молекул для того, чтобы образовался каталитически активный комплекс, и прошла химическая реакция", - пояснил исследователь.

Результатом проделанной работы, как рассказал ученый, стали сведения об активности двух важнейших ферментов репарации ДНК, способных находить и ликвидировать различные повреждения молекулы.

"Теперь мы можем сделать оценку репарационно-защитного статуса конкретного человека. Прежде всего, это позволит понять, насколько в настоящее время активна его система репарации. Такое исследование целесообразно проводить сотрудникам различных вредных производств (атомных станций, химических предприятий), которые регулярно подвергаются серьезным "геномным нагрузкам". Так мы сможем узнать, насколько их организм устойчив к воздействию этих факторов", - пояснил собеседник Interfax-Russia.ru.

Кроме того, по словам специалиста, подобный анализ пригодится и при лечении онкологических заболеваний, которое включает в себя прием веществ, как раз направленных на повреждение "больных" ДНК (как правило, алкилирующих агентов) или обладающую аналогичным действием лучевую терапию.

"Если у человека система репарации слишком активна, то ферменты, входящие в ее состав, будут удалять повреждения "больных" ДНК, целенаправленно вызываемые лекарствами, а значит, толку от такой терапии уже не будет. Мы же в ходе исследований нашли соединение (на сегодняшний день единственный в мире ингибитор фермента 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы), которое уменьшает или вовсе прекращает активность одного из ферментов репарации ДНК человека", - рассказал Кузнецов.

Впрочем, по словам ученого, до каких-то практических экспериментов, пока что еще далеко, ведь сейчас специалисты находятся пока только на стадии фундаментальных исследований.

"К настоящему времени мы уже достаточно хорошо изучили механизм действия ферментов системы репарации ДНК. В частности, нам стало понятно, как эти они функционируют, как отличают поврежденный участок от неповрежденного, какова природа дискриминация различных повреждений и так далее. Тем не менее, чтобы начать применять эти наработки непосредственно в медицинской практике, понадобится еще немало исследований", - отметил он.

Также изучением генома человека намерены заняться и в Санкт-Петербургском государственном университете (СПбГУ). По словам ректора этого учебного заведения Николая Кропачева, в ближайшие три года специалисты вуза создадут первые в России биобанк крови и базу данных ДНК.

"Речь идет о проекте, который очень важен не только для медицины и здравоохранения, но еще и для этнополитологии, генетики, истории, потому что мы говорим о создании полной базы информации обо всех этнических группах, населяющих Россию. Наша страна пока не представлена в крупных мировых проектах по созданию генетических баз данных. Проект нашего университета станет первым", - рассказал он в интервью "Российской газете".

В частности, по его словам, перед исследователями стоит непростая задача – им предстоит собрать кровь более 500 человек, и 160 так называемых триад (ДНК двух родителей и одного ребенка). Также проект потребует и немалых капиталовложений: один только его запуск обойдется в 250 млн рублей, еще примерно 16 млн рублей в год понадобится на обслуживание новой структуры.

"Мы не просим эти деньги из бюджета, у университета есть средства, есть человеческий ресурс - наши ученые, занимающиеся этой темой, имеют целый ряд публикаций в авторитетных научных изданиях, участвуют в международных проектах и своей работой заслужили признание во всем мире", - сказал Кропачев.

В то же время, как отметил ректор, в проекте задействуют ученых из других вузов и научно-исследовательских организаций России. Кроме того, часть экспериментальных работ, в том числе, расшифровку геномов, возьмут на себя китайские партнеры. Начать исследования университет намерен уже в этом году.

Еще одним перспективным направлением работы, по словам ученого, станет разработка новых генетических тестов, позволяющих диагностировать у человека то или иное заболевание еще до появления его симптомов.

Обозреватель Наталья Пономарева

Присоединяйтесь к Interfax-Russia в "Twitter‘е", "Вконтакте" и на "Facebook"