Генные инженеры используют в качестве инструментов различные ферменты. Так, например эндонуклеазы рестрикции, можно назвать молекулярными ножницами - они разрезают двухцепочечную ДНК в нужном для исследователя месте. Но для решения некоторых задач необходимо получить разрыв только в одной из двух цепей ДНК в строго заданном положении. Эту задачу способны выполнять уникальные ферменты - сайт-специфические никазы. Одним из первооткрывателей этих ферментов является сектор генной инженерии Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН).

В настоящее время ученые разработали множество методов молекулярной биологии, использующих сайт-специфические никазы. Например, очень перспективно применение подобных ферментов в генной терапии для расщепления ДНК вблизи дефектного гена с целью его последующего «исправления». Актуальной задачей является направленное регулирование активности никазы, что предотвратит появление неконтролируемых разрывов в ДНК, приводящих к нежелательным последствиям для клетки.

«Совершенствование существующих методов и разработка новых требует глубокого и детального понимания механизмов действия таких белков, - рассказывает руководитель сектора Людмила Алексеевна Железная. - Именно этому посвящена совместная работа международной группы сотрудников и аспирантов МГУ имени М.В. Ломоносова, Университета имени Ю. Либиха (Германия), и сектора генной инженерии ИТЭБ РАН, опубликованная в журнале ВВА».

Авторы работы определили термодинамические и кинетические параметры взаимодействия никазы BspD6I с её субстратом, а также смогли зарегистрировать, что этот фермент во время взаимодействия с ДНК изгибает её. Ранее исследователи обнаружили, что никаза BspD6I представляет собой большую субъединицу эндонуклеазы рестрикции, способную расщеплять ДНК в обеих цепях. Но для этого большая субъединица должна взаимодействовать с малой. Оставался загадкой способ этого взаимодействия субъединиц как друг с другом, так и с ДНК. В этой статье учёные доказывают, что большая субъединица координирует действие всей эндонуклеазы рестрикции, и расщепление гидролиз ДНК происходит последовательно: сначала в верхней цепи, и только потом в нижней.

Подобные фундаментальные исследования значительно расширяют представления экспериментаторов, занимающихся прикладными задачами, открывая для них новые возможности.

Источник: Пресс-служба ИТЭБ РАН