Нобелевскую премию по химии получили за репарацию ДНК

Лауреатами Нобелевской премии по химии стали трое учёных, открывших механизм репарации ДНК, с помощью которого исправляются повреждения в генетическом материале человека: Томас Линдаль (Великобритания), Пол Модрич и Азиз Санкар (США).

Линдаль ещё в 1960-е годы задался вопросом о стабильности ДНК человека. С помощью наблюдений ему удалось доказать, что со временем ДНК изменяется в результате повреждений, которым она постоянно подвергается. При этом количество повреждений ДНК за одни сутки составляет несколько тысяч, что несовместимо с нормальным существованием человека. Это заставило Линдаля предположить существование механизмов, которые восстанавливают ДНК и удаляют результаты повреждений.

Используя в качестве материала для исследования ДНК бактерий (имеют те же основания нуклеотидов, что и в ДНК человека — цитозин, аденин, гуанин и тимин), Линдаль обнаружил, что одно из четырёх оснований нуклеотидов ДНК — цитозин — часто теряет одну из аминогрупп. В ДНК в нормальном состоянии цитозин всегда соединяется с гуанином, однако при потере аминогруппы он соединяется с другим основанием — аденином. Если последствия потери аминогруппы не устраняются, то при следующем воспроизведении ДНК произойдёт мутация. Линдаль обнаружил специальный бактериальный энзим, который «вырезал» повреждённые участки ДНК. Линдаль и его коллеги продолжили исследования в этой области, описав группу энзимов гликосилазы, которые участвуют в процессе восстановления ДНК. В 1996 году ему удалось воссоздать процесс восстановления ДНК человека в лабораторных условиях.

Азиз Санкар изучал механизм восстановления ДНК, повреждённой ультрафиолетовым излучением. Сначала ему удалось обнаружить энзим фотолаза, с помощью которого ДНК бактерий восстанавливалась при свете. Однако помимо фотолазы Санкар смог обнаружить другой механизм, для активации которого не нужен свет: вырезание нуклеотидов. Специальные энзимы обнаруживают повреждённый ультрафиолетом участок цепи ДНК, делают надрезы с обеих сторон повреждённого участка, после чего удаляют его. Нарушение этого механизма может привести к образованию рака кожи.

Наконец, Пол Модрич смог обнаружить ещё один механизм репарации ДНК, так называемую «репарацию ошибочно спаренных нуклеотидов». Этот механизм обнаруживает на дочерней нити ДНК вставки, пропуски и ошибки в сочетании нуклеотидов и удаляет не только неправильный нуклеотид, но и участок цепи ДНК вокруг него — после этого дочерняя нить ДНК восстанавливается уже без ошибок.

Как отмечают в Нобелевском комитете, все три открытия не только помогают лучше понять механизмы воспроизведения ДНК, но и предлагают основу для новых методов лечения онкологических заболеваний.