211service.com
Elektroniczna wskazówka w tajemnicy naprawy DNA
Oto ciekawa zagadka dotycząca cząsteczek DNA. DNA jest regularnie uszkadzane przez zwykłe zużycie i ciągłe uderzenia promieniowania jonizującego. Jednak komórki posiadają niezwykłą kolekcję maszyn molekularnych, takich jak enzymy naprawcze, które szybko identyfikują defekty i je naprawiają.
Zagadką jest, jak to robią. Jednym z pomysłów jest to, że enzymy naprawcze po prostu pływają wystarczająco długo i ostatecznie znajdują uszkodzone obszary. Ale liczby po prostu się nie sumują. Geny mają zwykle długość od 1000 do 1 000 000 par zasad. Dla kontrastu, typowa mutacja zwykle obejmuje tylko kilka par zasad. To po prostu za mało, aby znaleźć przy użyciu błądzenia losowego z jakąkolwiek niezawodnością. Musi mieć miejsce jakaś inna forma aktywnego wyszukiwania lokalizacji.
Jedna z teorii głosi, że mutacje zmieniają charakterystykę elektryczną odcinka DNA i że wytwarza to sygnał, na który mogą się nastawić enzymy naprawcze, tak jak elektrycy lokalizują przerwę w obwodzie. Kłopot polega na tym, że DNA nie przewodzi elektryczności jak kabel zasilający, więc nie jest jasne, jak to miałoby działać.
Teraz Arkady Krokhin z University of North Texas i kilku kumpli odkryli, jak DNA może to zrobić. Kluczem okazuje się to, że różne regiony DNA mają różne właściwości elektryczne. Grupa obliczyła na podstawie pierwszych zasad sposób, w jaki ładunki przepływają w różnych regionach. Mówią, że w eksonach – informacjach przenoszących części genów – widmo energetyczne cząsteczki pozwala na istnienie zdelokalizowanych elektronów. W tych obszarach ładunek może płynąć.
Jednak widmo energetyczne regionów, które nie niosą informacji – intronów – nie pozwala na zdelokalizowanie elektronów. Tak więc introny są skutecznymi izolatorami.
To tworzy dobrze zdefiniowane regiony w DNA, które można zidentyfikować elektronicznie. Oznacza to również, że wszelkie zmiany we właściwościach elektronicznych spowodowane przez mutację również byłyby w dużej mierze ograniczone. To od razu sugeruje sposób, w jaki enzymy naprawcze mogą przeciwdziałać uszkodzeniom.
Oczywiście ta praca to tylko jeden krok w kierunku spójnej teorii wyjaśniającej naprawę DNA (która w rzeczywistości obejmuje wiele różnych procesów).
Ale piękno tego podejścia polega na tym, że może również wyjaśnić, dlaczego niektóre uszkodzenia nie są naprawiane, prowadząc do śmierci komórek, a nawet raka.
Uważa się, że niektóre mutacje powodują mniej zmian elektrycznych niż inne. Te mutacje są elektronicznie maskowane i dlatego pozostają niewykryte przez enzymy naprawcze. Istnieją nawet eksperymentalne dowody na to z pomiarów oporności wykonanych na DNA z mutacjami powodującymi raka.
Jeśli ta teoria jest prawdziwa, jednym ważnym pytaniem jest to, w jaki sposób można wykorzystać właściwości elektryczne DNA do wykrywania, a nawet zapobiegania nowotworom w przyszłości?
Nr ref.: arxiv.org/abs/0911.2953 : Niejednorodne DNA: przewodzące egzony i izolujące introny