Сам себе врач
Может ли человек жить вечно? Как считает отмеченный Нобелевской премией в 2015 году швед Томас Линдал, это невозможно. Однако он и еще двое удостоившихся награды ученых – американец Пол Модрич и турок Азиз Санджар – сделали открытие, которое в дальнейшем с высокой вероятностью позволит бороться с появлением онкологических заболеваний.
Томас Линдал, Пол Модрич и Азиз Санджал
Ошибаются все, даже ДНК
Независимо друг от друга ученым удалось описать механизмы, с помощью которых клетки защищают генетическую информацию от повреждений. Проще говоря – «чинят» ДНК.
Как ДНК получают повреждения? Ошибки могут появляться еще на этапе деления клеток, при копировании дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – генома, из которого и возникает организм. Химическое и радиоактивное воздействие усугубляет ошибки, с которыми, как правило, успешно справляются клетки. В противном случае геном человека попросту «развалился» бы, так как сбой даже в одном гене может привести к изменению кодируемой информации. Последствия таких изменений печальны – например, риск развития рака кожи или толстой кишки увеличивается в разы.
Нередко в раковых клетках система репарации ДНК не работает частично или даже полностью. В связи с этим ДНК оказывается нестабильной, появляются мутации. В таком случае в борьбе с раком химиотерапия становится неэффективной, а вот подавление механизмов репарации поможет замедлить распространение опухоли: без неё раковые клетки умрут, так как ДНК окажется чересчур поврежденной. Подытоживая: исследование системы репарации ДНК может помешать восстановлению мутировавших клеток после химиотерапии.
По словам Линдала, при наличии соответствующих знаний в будущем появится возможность трансформировать рак и другие болезни в хронические: те, с которыми можно жить, как живут, например, с диабетом.
Как «починить» ДНК?
Еще в 60-е годы прошлого века научное сообщество было убеждено: молекулы ДНК настолько прочные, что на протяжении всей жизни организма практически не меняются. Утверждение опроверг биохимик Томас Линдал, доказав, что дефекты в работе ДНК накапливаются постоянно. Однако если есть ошибки, то наверняка должны быть и механизмы, способствующие их устранению. Так, в 1974 году Томас Линдал обнаружил фермент, убирающий из ДНК поврежденные кусочки цитолизина.
Второй исследователь, Азиз Санджар, получил в Стамбуле диплом врача и несколько лет проработал сельским медиком, однако затем заинтересовался биохимией. Он заметил, что бактерии, получившие смертельно опасную дозу ультрафиолета, быстро восстанавливают силы в видимом диапазоне после облучения синим светом. Уже в США он выяснил, что за устранение ущерба от ультрафиолета отвечает фермент фотолиазу, ген которого Санджар определил и клонировал. Активация данного фермента происходит под действием видимого света, то есть электромагнитных волн, улавливаемых человеческим глазом. Это открытие в 1970 году не вызвало должного интересах в вузах Америки, и исследователь стал простым лаборантом в медицинской лаборатории Йеля. Там он описал вторую систему восстановления клеток после воздействия ультрафиолета, которая, в отличие от предыдущей, действует в условиях темноты.
Третий нобелевский лауреат Пол Модрич нашел способ «чинить» ДНК-неполадки в процессе деления клеток, что на порядок, с 10(-8) до 10(-9), снижает вероятность ошибок.
Этапы репарации ДНК
Причины повреждения ДНК и реакция на них