Ученые сняли на видео в реальном времени работу белка, который как раз занимался ремонтом человеческой ДНК. Это первое документальное кино из жизни двойной спирали.

Ученым из Калифорнийского университета в Дэвисе удалось запечатлеть в реальном времени процесс ремонта человеческой ДНК. Профессор молекулярной и клеточной биологии Стефан Ковальчиковски (Stephen Kowalczykowski) известен своими работами по мечению и визуализации отдельных молекул. На этот раз ему удалось сделать видимым работу белка, который подготавливает молекулу человеческой ДНК к ремонту.

Молекула ДНК постоянно повреждается разными физическими и химическими агентами, например такими как ультрафиолет или мутагены. Целая армия белков мобилизована, чтобы вовремя устранять повреждения ДНК и не допускать превращения обычной клетки в раковую или ее преждевременной смерти.

Как работает белок-ремонтник

Один из важнейших белков в составе ремонтной бригады – белок Rad 51. По сигналу о разрыве одной или двух цепей ДНК, молекулы белка Rad 51 устремляются к месту аварии и связываются с разорванным концом ДНК, образуя нуклеопротеиновые комплексы. В составе этих комплексов спираль ДНК раскручивается, выпрямляется и выстраивается вдоль парной гомологичной хромосомы, которая служит матрицей для ремонта.

Именно этот процесс – сборку молекул белка Rad 51 вокруг двойной нити ДНК исследовательская группа Стефана Ковальчиковски сделала видимым. Для этого ученые применили технологию оптической ловушки, основанную на способности лазерного пучка света манипулировать микрочастицами, и метод флуоресцентной микроскопии, позволяющий увидеть под микроскопом помеченную светящейся меткой молекулу ДНК.

ДНК поймали в лазерный луч

Несущий флуоресцентную метку конец двойной цепи ДНК присоединялся к покрытой стрептавидином микросфере, которая удерживала ее в лазерном луче. Зафиксировав молекулу ДНК, ученые наблюдали, как молекулы белка Rad 51, также помеченные красителем, подходят к ДНК и собираются на ней в глобулы. С каждым подходом нуклеопротеиновая нить постепенно растет.

Ранее группа Ковальчиковски наблюдала аналогичный процесс на бактериальной ДНК, где молекулы белка-ремонтника связываются не с двойной, а с одинарной цепью. Теперь же им впервые удалось визуализировать действия с человеческой ДНК.

Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.