Loading...

Выяснен механизм действия ДНКзимов
HHU/Manuel Etzkorn

Немецкие ученые смогли определить механизм действия ДНКзимов, пронаблюдав за ними в реальном времени. Новые данные помогут использовать ДНКзимы в медицине. Статья о работе, проделанной исследователями из Юлихского исследовательского центра, Боннского университета и Дюссельдорфского университета им. Генриха Гейне, опубликована в журнале Nature.

Дезоксирибозимы, или ДНКзимы, — это каталитически активные последовательности ДНК, то есть ферменты, состоящие из ДНК. Они разрушают РНК. В состав ДНКзимов входит каталитическое «ядро» из 15 нуклеиновых оснований и короткие «ручки» по правую и левую стороны от него. Каждая «ручка» состоит из 10 нуклеиновых оснований. «Ручки» ДНКзимов содержат связывающий домен, благодаря которому они могут распознавать последовательности нуклеотидов на РНК-мишени.

Благодаря своей специфичности ДНКзимы обладают терапевтическим потенциалом. Так, геном многих вирусов, в том числе коронавируса и эболы, представлен молекулой РНК. Раковые клетки, как и обычные, используют молекулы мРНК во время трансляции белков. Причем последовательности мРНК раковых и обычных клеток различаются. ДНКзимы могут нарушить функционирование вирусов и раковых клеток, разрушив указанные молекулы РНК.

Немецкие исследователи попытались понять механизм действия ДНКзимов в динамике в реальном времени. Дело в том, что указанная система, предложенная около 20 лет назад, отлично проявляет себя в пробирке. Однако в клетке ДНКзимам редко удается разрушить целевые молекулы РНК. Ученые предположили, что существует какой-то конкурентный процесс, который препятствует действию ДНКзимов. Чтобы изучить работу ДНКзимов на атомном уровне, исследователи воспользовались ЯМР-спектроскопией высокого разрешения.

Так ученые смогли разработать 3D-модель того, как ДНКзим связывается с молекулой РНК и разрезает ее. Как оказалось, «ядро» обхватывает цепочку РНК и в несколько этапов разрезает ее на две части. После этого полученные фрагменты освобождаются и подвергаются разложению другими ферментами, а ДНКзим оказывается снова готовым к работе.

Ученые выяснили, что в механизме действия ДНКзимов несколько функций выполняют ионы магния. Тем не менее в клетке присутствуют соединения, которые имеют большее сродство к магнию. Из-за этого ионы магния с большей вероятностью связываются с другими веществами, а не с ДНКзимами. Это объясняет неэффективность ДНКзимов в клетках. В дальнейшем исследователи планируют улучшить сродство ДНКзимов к магнию, определенным образом модифицировав эти ферменты.

«Цель нашего института — исследование нейродегенеративных заболеваний. Мы видим большой потенциал использования ДНКзимов применительно к ним. В случае болезни Паркинсона ДНКзимы в определенных условиях могут разрушить последовательности мРНК, которые отвечают за синтез альфа-синуклеина. Этот белок в больших концентрациях может оказывать токсическое действие на нейроны», — поделился планами Мануэль Этцкорн, один из соавторов исследования и руководитель научной группы Института физической биологии Дюссельдорфского университета им. Генриха Гейне.


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.