Айгуль Жилкишина
Нобелевскую премию по химии 2015 года присудили за исследования в области изучения методов восстановления ДНК британцу шведского происхождения Томасу Линдалю и американцам Полу Модричу и Азизу Санджару. Исследователям удалось обнаружить “механизм ремонта” ДНК. Так называемое геномное редактирование выявляет “неправильный кадр” в гене при помощи белка Криспер Касс 9. Используя это ноу-хау при борьбе с вирусами, отныне ученые смогут обнаружить и излечить генетические дефекты

Нобелевский комитет отметил вклад этой группы ученых в исследование механизмов восстановления ДНК - важной внутриклеточной системы, нацеленной на поиск и исправление повреждений в клетке. Нарушение работы этой системы связано с целым рядом тяжелых и наследственных болезней, да и вообще без нее сложные формы жизни вряд ли могли бы существовать.
Напомним, что молекула ДНК, или хромосома, - это носитель наследственной информации. При делении клеток создаются копии, которые передаются дочерней клетке. При этом неизбежно возникновение ошибок - и они копятся в ДНК человека на протяжении всей его жизни. Большая часть этих ошибок не представляет для организма никакой опасности. Однако некоторые из мутаций ведут к возникновению серьезных заболеваний, например, рака, нейродегенеративных болезней, а также ускоряют старение организма.
Но природой предусмотрены защитные механизмы - это и обнаружение повреждения ДНК, передача сигнала о повреждении молекулы ДНК. Нынешним нобелевским лауреатам удалось выяснить, как эти механизмы работают.
В начале своей карьеры Томас Линдаль задался вопросом: насколько стабильна при температурных изменениях молекула ДНК? Через несколько лет Линдалю удалось выяснить, что ежедневно человеческому геному наносятся тысячи потенциально опасных повреждений, а это, считалось в ту пору, было несовместимо с существованием человека. Исследователь сделал вывод, что в организме должны быть особые системы, которые бы обеспечивали постоянную “починку” генетического кода.
В 1974 году Томас Линдаль обнаружил бактериальный фермент, который “убирал” из молекулы ДНК поврежденные остатки азотистого основания под названием цитозин. Именно он является одним из легко повреждающихся частей ДНК - во время копирования в нем происходят “неправильные” соединения. Линдаль продолжал исследование механизма удаления поврежденных азотистых оснований, и в 1996 году он воспроизвел в лабораторных условиях процесс “починки” молекулы.
Интересен тот факт, что Томас Линдаль является членом Нобелевского комитета. В связи с этим комитет выпустил специальное сообщение, в котором подчеркивается, что Линдаль не участвовал в присуждении ему Нобелевской премии.
Азиз Санджар также занимался на протяжении многих лет вопросом механизма восстановления поврежденной клетки. Однако в отличие от Линдаля Санджар интересовался другой стороной проблемы: он хотел выяснить, как ДНК “ремонтирует” себя после повреждений от ультрафиолетовых лучей. Ученый обнаружил и выделил ферменты, кодируемые генами под названием uvrA, uvrB и uvrC. Итоги работы этого исследователя позволяют найти “ультрафиолетовое” повреждение, сделать в ДНК “разрез” и удалить поврежденный фрагмент молекулы.
Американцу Полу Модричу из Стэнфордского университета удалось найти еще один механизм починки ДНК - он называется “репарация ошибочно спаренных нуклеотидов”. Работа исследователя показала, что репарация таких ошибочно спаренных нуклеотидов сокращает количество ошибок при копировании ДНК примерно в тысячу раз.
P.S. Репарация ДНК - это самый важный механизм, который обеспечивает защиту стабильности человеческого генома. Изучение работы этого механизма важно для теоретических изысканий - науке до сих пор неизвестно, как именно организму удается отличать материнскую нить ДНК от дочерней. Но есть отрасли медицины, где решение этого вопроса означает жизнь или смерть многих пациентов. Например, ферменты репарации ДНК раковых клеток - мишени для химиотерапии. Против них уже есть лекарства. Химиотерапевтические агенты разрушают систему ДНК, а система репарации бешено сопротивляется этим повреждениям. И для более эффективного лечения ученым и врачам необходимо лучше знать, как работают эти системы.