Този чудотворен протеин възстановява ДНК и може да доведе до създаването на ваксина срещу рак

Учени са открили протеин, който може директно да спира увреждането на ДНК, и още по-хубавото: ново проучване показва, че той може да бъде „включен и използван“, като теоретично може да се вгради във всеки организъм, което го прави обещаващ кандидат за ваксина срещу рак.

DNA damage response protein C (DdrC) е открит в издръжлива малка бактерия, наречена Deinococcus radiodurans. Изглежда, че DdrC е много ефективен при откриването на увреждания на ДНК, спира ги и предупреждава клетката да започне процеса на възстановяване.

Най-добрата характеристика на DdrC може би е, че той е доста самостоятелен и върши работата си без помощта на други протеини.

Би трябвало да е сравнително лесно DdrC да се прехвърли в почти всеки друг организъм, за да се подобрят системите за възстановяване на ДНК, както откриха изследователите от Западния университет в Канада, когато го включиха в скучната и стара бактерия E. coli.

„За наша огромна изненада, това всъщност направи бактерията над 40 пъти по-устойчива на увреждане от ултравиолетовата радиация. Изглежда, че това е рядък пример, когато имате един протеин и той наистина е като самостоятелна машина.“

казва биохимикът Робърт Шабла, първи автор на новата статия

Неконтролираното увреждане на ДНК може да доведе до редица заболявания. Ултравиолетовите лъчи например могат да увредят ДНК в клетките на кожата и да увеличат вероятността от рак на кожата. Възможността да се предотврати или дори да се обърне това увреждане може да спаси човешки живот.

„Възможността за пренареждане, редактиране и манипулиране на ДНК по специфични начини е „свещеният граал“ в биотехнологиите. Какво би станало, ако имахте сканираща система като DdrC, която да патрулира клетките ви и неутрализира уврежданията, когато те настъпят? Това би могло да се превърне в основа на потенциална ваксина срещу рак.“

казва Шабла

D. radiodurans е очевидно място за търсене на такъв вид инструмент. Бактерията може да преживее дози радиация, хиляди пъти по-големи от достатъчните, за да убият човешка клетка.

Установено е, че тя оцелява дълго време на външната страна на Международната космическа станция и дори може да оцелее в условия, сравними с тези на повърхността на Марс. Оказва се, че DdrC играе ключова роля за тази издръжливост.

„При човешката клетка, ако има повече от две прекъсвания в целия геном от милиарди базови двойки, тя не може да се поправи и умира, но в случая с DdrC този уникален протеин помага на клетката да поправи стотици счупени ДНК фрагменти в един цялостен геном.“

казва Шабла

Изследователите изследват 3D-формата на DdrC и да разберат как той прави магията си. Те открили, че протеинът сканира ДНК, търсейки лезии в едната или двете вериги. Когато открие едноверижно или двуверижно прекъсване, той се свързва с него и започва да търси друго прекъсване от същия тип.

След като открие две едноверижни скъсвания, DdrC се свързва и обездвижва и двете, като уплътнява участъка от ДНК. Подобно нещо прави и с двойките двойно-верижни разкъсвания, като увива двата свободни края заедно, за да образуват кръг – нещо като връзване на примка на връзки за обувки.

Тези поправки не само предотвратяват влошаването на увреждането, но и дават сигнал на механизмите за възстановяване на ДНК в клетката да се включат и да поправят прекъсванията.

Наред с многото ползи от по-доброто възстановяване на ДНК, адаптирането на този механизъм може да бъде от полза за генното инженерство, като ни помогне да разработим ваксини срещу рак и устойчиви на климатичните промени култури.

„DdrC е само един от стотиците потенциално полезни протеини в тази бактерия. Следващата стъпка е да задълбаем още повече, да разгледаме какво друго използва тази клетка, за да поправи собствения си геном, защото със сигурност ще открием още много инструменти, за които нямаме представа как работят или как ще бъдат полезни, докато не ги потърсим.“

добави Шабла

Изследването е публикувано в списание Nucleic Acids Research.