Российские исследователи установили, каким образом фермент эндонуклеаза VIII, широко применяемый в биотехнологиях, взаимодействует с любыми последовательностями ДНК. Полученные данные откроют возможность целенаправленно совершенствовать фермент для использования в биотехнологиях и медицинской диагностике.
Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в международном журнале DNA Repair. В природе белок эндонуклеаза VIII помогает бактериям, которые его производят, защищать свой геном от повреждений. В биотехнологиях его применяют, в частности, для обнаружения мутаций в раковых опухолях или для сборки сложных генно-инженерных конструкций. Удобство фермента состоит в том, что его действие не зависит от нуклеотидной последовательности ДНК, в которую он вносит разрыв. Однако до сих пор оставалось неясным, какие именно особенности молекулы обеспечивают ей такую универсальность.
Как отметил автор исследования, научный сотрудник ИХБФМ СО РАН Никита Булгаков, после завершения построения структуры он был поражен. По его словам, белок использует уникальный механизм, позволяющий не замечать разные основания ДНК: он разворачивает их вокруг своей оси, чтобы не видеть те уникальные места, которыми они отличаются друг от друга. Булгаков подчеркнул, что ни в одном другом ДНК-связывающем белке такой механизм не используется.
Чтобы разобраться в работе фермента, ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины применили рентгеноструктурный анализ, позволяющий увидеть строение молекул. Сначала они разработали способ надежно соединять фермент с разными участками ДНК в большом количестве, чтобы вырастить из этих соединений кристаллы. Затем исследователи отправились в Китай, где на источнике синхротронного излучения в Шанхае получили детальные снимки, показавшие, как фермент взаимодействует с ДНК.
Руководитель работы, академик РАН Дмитрий Жарков, заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН, назвал эти структуры прекрасным примером того, как можно открыть неожиданные новые фундаментальные вещи в, казалось бы, хорошо изученном инструменте генетических технологий.
В исследовании также приняли участие сотрудники Новосибирского государственного университета и Московского физико-технического института.
