Ученые из Пущино нашли фермент, который может быть использован в генной терапии

Ученые из ИТЭБ РАН и МГУ вместе с коллегами из Германии изучили механизм действия одного из ферментов, который разрезает цепочку ДНК. Они опубликовали результаты исследования в журнале Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Proteins and Proteomics.

Генная инженерия — это наука, посвященная приемам, методам и технологиям для проведения манипуляций с генами. Эти методы необходимы для изменения последовательности ДНК или РНК и введения их в другие организмы с целью получения желаемых качеств изменяемого генетически модифицированного организма. 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 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 ее субстратом, а также смогли зарегистрировать, что этот фермент во время взаимодействия с ДНК изгибает ее. 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 ученые 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.

Работа поддержана грантом РФФИ № 14-04-91340

Подготовила: Татьяна Перевязова (iteb-press@yandex.ru)

Источник: Liudmila A. Abrosimova, Elena A. Kubareva, Anzhela Yu.Migur, Aleksandra V. Gavshina, Aleksandra Yu. Ryazanova, Maxim V. Norkin, Tatiana A. Perevyazova, WolfgangWende, Tibor Hianik, Liudmila A. Zheleznaya, Tatiana S. Oretskaya. Peculiarities of the interaction of the restriction endonuclease BspD6I with DNA containing its recognition site.

Журнал: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Proteins and Proteomics Volume 1864, Issue 9, September 2016, Pages 1072–1082, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1570963916300966

Рисунок предоставлен сектором генной инженерии ИТЭБ РАН