Нобелевская премия по химии 2015. ДНК: работа над ошибками

Как это часто случается с Нобелевской премией по химии, в этом году она имеет непосредственное отношение к медицине. В 2015 премию присудили британцу Томасу Линдалу (Tomas Lindahl), американцу Полу Модричу (Paul Modrich) и американцу турецкого происхождения Азизу Санджару (Aziz Sancar) за «изучение механизмов восстановления ДНК»

Томас Линдал, Пол Модрич, Азиз Санджар

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), как известно, обеспечивает хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию наследственной (генетической) информации живых организмов. В молекуле ДНК зашифрована программа их развития и функционирования. Молекула ДНК в большинстве случаев представляет собой скрученную в спираль двухцепочечную молекулу, каждая из цепочек в которой состоит из повторяющихся блоков – нуклеотидов. Нуклеотиды бывают 4 видов – они различаются азотистыми основаниями (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином. Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК и является тем «текстом», в котором закодирована наследственная программа организма.

Читайте также: Нобелевская премия по медицине 2015: лекарства, спасшие миллионы жизней

Еще в начале 1970-х ученые были уверены, что ДНК – очень стабильная молекула, которая надежно, как сейф, хранит генетическую информацию. К сожалению, это оказалось иллюзией. Томас Линдал – один из лауреатов 2015 – показал, что ДНК не просто нестабильна, она настолько склонна к ошибкам и повреждениям, что непонятно, как существует жизнь на Земле. Появление тысяч ошибок связано как с воздействием ультрафиолета, радиации, свободных радикалов и прочих агентов, так и с неточным копированием (репликацией) молекул ДНК при делении клеток. Линдал допустил, что в клетке работают механизмы, постоянно исправляющие дефекты ДНК, и в 1979 году описал один таких механизмов, а именно вырезание поврежденных участков из ДНК и замену их новыми. Азиз Санджар изучал восстановление ДНК после повреждений ультрафиолетом. В частности, он исследовал дефекты систем восстановления ДНК, которые делают некоторых людей чувствительными к солнечном свету и повышают риск развития рака кожи. Что касается третьего лауреата, Пола Модрича, то он фундаментально изучил системы восстановления ДНК у бактерий, в частности у кишечной палочки, и открыл механизм, получивший название «коррекция неспаренных оснований», который в тысячу раз снижает количество ошибок при репликации ДНК. Многие работы лауреатов уже стали классикой молекулярной биологии.

Повреждения ДНК лежат в основе многих заболеваний, в том числе онкологических. Поэтому поиск методов механизмов восстановления этих повреждений – путь к открытию эффективных противораковых и других лекарственных средств.

Источник: Nobel Foundation

На фото рядом с заголовком: фермент ДНК-лигаза – один из ферментов, участвующих в восстановлении ДНК; компьютерная 3D-модель