Белок, останавливающий повреждение ДНК, может привести к созданию вакцин против рака
Время от времени в мире научных открытий появляется находка, подобная белку DdrC, способная произвести революцию в различных областях жизни.
Исследователи из Западного университета идентифицировали эту замечательную молекулу, которая в конечном итоге может стать основой для создания вакцин против рака и устойчивых к климатическим изменениям сельскохозяйственных культур.
Устойчивый защитник ДНК
Эксперты Западного университета обнаружили белок C для восстановления повреждений ДНК (DdrC) в бактерии Deinococcus radiodurans.
Эта бактерия обладает невероятной способностью выживать в условиях, которые в обычных условиях были бы катастрофическими для ДНК, выживая даже под воздействием радиации, в 5-10 тысяч раз превышающей ту, что уничтожает обычную человеческую клетку.
Ведущий исследователь Роберт Сабла (Robert Szabla), аспирант кафедры биохимии Западного университета, отметил, что Deinococcus также отлично справляется с восстановлением уже поврежденной ДНК. Исследование показало, что DdrC является важнейшим игроком в этом процессе восстановления.
«Это как если бы у вас был игрок в НФЛ, который играет каждую игру без шлема и щитков. Каждую игру он получал бы сотрясение мозга и многочисленные переломы костей, но затем чудесным образом полностью восстанавливался бы за ночь, чтобы успеть к тренировке на следующий день», - говорит Сабла.
Удивительные возможности белка DdrC
Каждая клетка в организме оснащена механизмом восстановления ДНК для устранения повреждений. «Если в человеческой клетке есть более двух разрывов во всем геноме, состоящем из миллиарда пар оснований, она не может исправить себя и погибает», - говорит Сабла. «Но в случае с DdrC этот уникальный белок помогает клетке восстановить сотни фрагментов ДНК в целостный геном».
Команда дополнительно проанализировала структуру белка с помощью Канадского источника света (CLS) в Университете Саскачевана. Этот процесс помог им понять «суперспособность» белка противостоять повреждениям ДНК.
«Канадский источник света сыграл в этом важную роль», - говорит Сабла. «Это самый мощный источник рентгеновского излучения в Канаде».
Сканирование повреждений ДНК
Функцию DdrC можно сравнить с мышеловкой, которая сканирует ДНК в поисках разрывов и захлопывается при их обнаружении.
Это, по словам Саблы, имеет две ключевые функции: «Он нейтрализует его (повреждение ДНК) и предотвращает дальнейшее повреждение разрыва. А еще он действует как маленький молекулярный маячок. Он сообщает клетке: «Эй, здесь. Здесь повреждение. Иди и исправь его«».
В отличие от большинства белков, DdrC работает как одинокий рейнджер, не нуждаясь в других белках для выполнения своей мощной функции.
Исследователям было интересно, может ли этот белок служить дополнением для других систем репарации ДНК. Чтобы проверить это, они ввели DdrC в кишечную палочку, и, что удивительно, он сделал бактерию более чем в 40 раз устойчивее к повреждению ультрафиолетовым излучением.
«Похоже, это редкий пример, когда у вас есть один белок, и он действительно похож на самостоятельную машину», - отметил Сабла.
Безграничный потенциал белка DdrC
Теоретически ген DdrC может быть вставлен в любой организм, что повысит эффективность восстановления ДНК в его клетках.
«Способность перестраивать, редактировать и манипулировать ДНК особыми способами - это святой грааль в биотехнологии», - говорит Сабла.
«Что, если бы у вас была сканирующая система, такая как DdrC, патрулирующая ваши клетки и нейтрализующая повреждения, когда они происходят? Это могло бы стать основой для потенциальной вакцины против рака».
По словам Сзаблы, необходимо продолжить изучение DdrC и Deinococcus: «DdrC - лишь один из сотен потенциально полезных белков этой бактерии», - отметил он.
«Следующим шагом должно стать дальнейшее изучение того, что еще использует эта клетка для исправления своего генома, потому что мы наверняка найдем еще много инструментов, о которых мы не имеем ни малейшего представления, как они работают и как они могут быть полезны, пока мы их не изучим».
Специалисты Западного университета только начинают раскрывать тайны и потенциал Deinococcus и его уникального белка DdrC.
Их новаторская работа открывает новые возможности в исследовании ДНК, предвещая эру достижений, которые могут изменить наш мир к лучшему.
Исследование опубликовано в журнале Nucleic Acids Research.
