На протяжении долгого времени учёным было известен тот факт, что в человеческом организме существует недостаток одного важного фермента, реверсирующего повреждения ДНК, происходящие под влиянием солнечного света. При этом в организме растений и животных данный фермент присутствует в нужном количестве.
Впервые учёные пронаблюдали то, как работает данный белок в ходе восстановления повреждений ДНК. Ранее исследователи из университета Огайо: Донпинг Чжун (Dongping Zhong) и его коллеги – в журнале «Nature» писали о том, как им удалось пронаблюдать работу фермента фотолиазы и то как им удалось использовать по одному протону и электрону с целью создания подходящих условий для репарации повреждений ДНК. В присутствии данных частиц репарация длилась всего лишь несколько миллиардных долей секунды.«Может показаться, что всё происходит очень просто. Однако на самом же деле использованные частицы инициировали целый каскад сложных химических превращений. Все эти превращения происходили очень быстро» - говорит Донпинг Чжун. Отметим, точные представления о механизме работы фотолиазы пока не сформированы.
Донпинг Чжун и его коллеги синтезировали ДНК в лабораторных условиях, после они подвергли данный полимер воздействию ультрафиолетового света. Так учёные смогли искусственно получить повреждения нуклеиновой кислоты аналогичные тем, что образуются под действием солнечного света в естественных условиях. После исследователи добавили фотолиазу в раствор, содержащий повреждённую ДНК. Затем, используя специальное оборудование, авторы работы для того, чтобы понять то, как происходит процесс репарации повреждений, получили серию статических «изображений» процесса репарации.
Напомним, ультрафиолетовый свет, повреждает человеческую кожу. При этом на уровне ДНК происходит ряд химических изменений, которые нарушают исходную структуру данной молекулы.
Результаты проведённых исследований говорят о том, фотолиаза устраняет неправильно сформированные связи между мономерами ДНК и «заставляет» данные мономеры занять правильное положение в структуре нуклеиновой кислоты. Устранение неправильно сформированных связей происходит тогда, когда электрон и протон возвращаются в состав фотолиазы. Вероятно, с момента возвращения протона и электрона в состав фотолиазы начинается новый цикл работы данного фермента.
В организме человека данный фермент присутствует в недостаточном количестве. Однако люди защищены от опасных изменений генетического материала рядом других систем репарации. Важно отметить, что солнечный свет в настоящее время рассматривается как одна из причин, повышающих вероятность развития рака кожи. Дело в том, что когда люди загорают на протяжении длительного периода времени, то они подвергают свою кожу значительному облучению солнечным светом. При этом происходит накопление большого числа повреждений, настолько большого, что репарационные механизмы просто-напросто не успевают с ними справиться и таким образом защитить клетки кожи от повышения вероятности их перерождения.
Авторы исследований надеются, что информация, полученная ими в ходе научной работы, позволит создать новые средства, направленные на борьбу с повреждениями ДНК клеток кожи, которые возникают под действием солнечного света.
