Спаривание оснований защищает ДНК от УФ повреждений

Источник: Successful Workplace

Исследователи Университета Людвига Максимилиана (Мюнхен, Германия) обнаружили еще одну функцию спаривания оснований, содержащихся в двойной спирали ДНК. Ученые выяснили, что эти связи играют ключевую роль в защите генетической информации от ультрафиолетового излучения Солнца. Знаменитая двойная спираль была открыта более 60 лет назад. Структура ДНК стабилизируется за счет двух типов связей. Первый тип обеспечивает укладку аминокислотных оснований в одну цепочку. Второй тип – образование водородных связей между соседними основаниями, находящихся на противоположных цепочках (механизм Уотсона-Крика). Селективность образования пар между гуанином и цитозином (GС) и между аденином и тимином (АТ) имеет важное значение для репликации и сохранения генома.

Команда ученых под руководством Вольфганга Зинца и Томаса Карелла доказала, что этот механизм также защищает ДНК от вредного воздействия ультрафиолетового излучения. УФ радиация вызывает фотохимические реакции в ДНК, вызывая изменения в ее структуре, что впоследствии может привести к гибели клеток или раку. В недавнем исследовании авторы показали, что УФ может генерировать заряженные радикалы в синтетических одинарных прядях ДНК. Именно эти радикалы и могут привести к повреждению ДНК. В новой работе исследователи использовали метод фемтосекундной ИК-спектроскопии и натуральную двухцепочечную ДНК, взятую из тимуса теленка. Ультракороткие импульсы инфракрасного света позволяют исследовать динамику возбужденных молекулярных состояний.

После фотовозбуждения ДНК коротким лазерным импульсом УФ излучения, ученые обнаружили, что опасные возбужденные состояния, которые могут образоваться в любом из оснований, выключаются неожиданно просто. Пары оснований, соединенные водородной связью, согласованно распадаются. Сравнение одинарной и двухцепочечной ДНК показало, что реактивное состояние переноса заряда, возникающее в одинарной цепи, подавляется за счет спаривания оснований в дуплексе. Механизм Уотсона-Крика открывает эффективный путь распада, который запрещает образование или уменьшает срок действия реактивных радикалов. Фактически, водородные связи между парами оснований действуют как натуральный «солнцезащитный крем» и имеют принципиальное значение для выживания организмов.