Идентифицирован новый фермент, важный для метаболизма ДНК и РНК — публикация польской группы в PNAS

Группа ученых из Варшавского института открыла ранее неизвестный механизм регуляции метаболизма нуклеиновых кислот и, таким образом, клеточного «алфавита жизни».

Ученые из Международного института молекулярной и клеточной биологии (IIMCB) описали в престижном PNAS активность ранее неизвестного фермента CDADC1. Этот фермент участвует в регуляции доступности нуклеотидов, необходимых для создания ДНК и РНК, и его активность может быть важна для правильного течения генетических процессов.

ДНК, основа жизни, находится почти в каждой клетке. Генетическая информация, хранящаяся в ней, может быть использована путем перевода ее в РНК. Это, в свою очередь, приводит к созданию белков, которые строят и движут весь организм.

ДНК и РНК состоят из трех распространенных типов нуклеотидов: аденина, цитозина и гуанина (A, C, G). Кроме того, ДНК содержит тимин (T), а РНК содержит урацил (U). Когда клетка хочет скопировать ДНК (например, перед делением) или произвести РНК (рецепт ДНК, необходимый для производства белков), ей нужны специальные строительные блоки — так называемые нуклеотиды — которые служат материалом для создания новых цепей. В клетках постоянно происходят многочисленные реакции, в которых один нуклеотид преобразуется в другой. В этом процессе задействовано множество ферментов, которые вместе поддерживают баланс между отдельными типами нуклеотидов — что имеет решающее значение для правильного течения генетических процессов.

Хотя структура и функции ДНК интенсивно изучались на протяжении десятилетий, метаболизм нуклеотидов долгие годы оставался в тени — большая часть наших знаний по этому вопросу датируется 1960-ми и 1970-ми годами.

Первый автор публикации в PNAS, доктор Антон Сливка из IIMCB, объясняет, что исследования метаболизма нуклеиновых кислот включают анализ образования и превращений нуклеотидов, из которых строятся ДНК и РНК.

«Нуклеотидный метаболизм — классическая область биохимии, которая интенсивно изучалась в середине 20 века. Многие ключевые реакции и ферменты были открыты в 1930–1960-х годах, а более ранние исследования компонентов нуклеиновых кислот проложили путь к открытию структуры ДНК в 1953 году. Со временем было признано, что нуклеотидный метаболизм в значительной степени изучен, и интерес ученых сместился в сторону молекулярной биологии и генетики», — сказал доктор Сливка.

Между тем, исследования команды IIMCB возвращаются к основам биохимии нуклеиновых кислот – показывая действие фермента дезаминазы CDADC1, который в клетке превращает цитозин в урацил. Дезаминирование – это реакция, в которой аминогруппа удаляется из молекулы и заменяется атомом кислорода, что изменяет ее свойства – например, цитозин превращается в урацил.

Для того чтобы нуклеотиды могли служить строительными блоками ДНК, их сначала необходимо преобразовать в трифосфатную форму (например, dATP, dTTP, dGTP, dCTP). Команда показала, что CDADC1 является первым известным примером дезаминирования на уровне трифосфата у эукариот, включая людей.

Оказывается, этот ранее неизвестный белок — CDADC1 — распространен в клетках позвоночных, от акул до людей. И если белок, участвующий в синтезе ДНК и РНК, не изменился за сотни миллионов лет эволюции, это признак того, что его роль в организме чрезвычайно важна. Поэтому команда IIMCB решила исследовать активность и структуру этой ранее неизвестной человеческой дезаминазы. Исследователи действительно подтвердили, что белок участвует в метаболизме нуклеиновых кислот.

Но это еще не все. В рамках исследования ученые вывели мышей, у которых отсутствовал активный белок CDADC1. Оказалось, что эти мыши развивались нормально — они были здоровы и плодовиты, что говорит о том, что физиологическая роль этого белка пока неясна. «Мы изучали мышей в лабораторных условиях, где животное не подвергается стрессу. Возможно, что важность этого белка раскрывается только в стрессовых ситуациях. Дальнейшие исследования биологической функции CDADC1 продолжаются. В этой работе мы сосредоточились в основном на биохимических и молекулярных основах его действия», — пояснил доктор Сливка.

«У человека идентифицировано более 20 000 белков, но точная функция известна менее чем для половины из них», — сказал доктор Сливка. В настоящее время исследования сосредоточены в основном на белках с известной важностью для здоровья, поскольку они имеют наибольший потенциал для практического использования. «Изучение неизвестных белков связано с риском — их функция может быть не столь важна с точки зрения приложений. Однако их важность часто становится очевидной только со временем. Однако, по моему мнению, изучение нового биохимического механизма является ценным вкладом в науку, даже если его физиологическая роль еще не известна. Стоит изучать явления, которые интересны с научной точки зрения, даже если их полезность не всегда очевидна», — заключил исследователь.

Наука в Польше, Людвик Томаль

lt/agt/

Фонд PAP разрешает бесплатную перепечатку статей из Nauka w Polsce Service при условии, что вы будете информировать нас по электронной почте один раз в месяц об использовании сервиса и указывать источник статьи. На порталах и в интернет-сервисах, пожалуйста, укажите адрес ссылки: Источник: naukawpolsce.pl, а в журналах аннотацию: Источник: Nauka w Polsce Service - naukawpolsce.pl. Вышеуказанное разрешение не распространяется на: информацию из категории "Мир" и любые фото- и видеоматериалы.