Istraživači sa Zapadnog univerziteta otkrili su protein koji ima nikada ranije viđenu sposobnost da zaustavi oštećenje DNK. Ovo otkriće moglo bi da pruži osnovu za razvoj svega, od vakcina protiv raka, do useva koji mogu da izdrže sve teže uslove rasta izazvane klimatskim promenama.
Istraživači su pronašli protein — nazvan DdrC (za protein C za popravku oštećenja DNK) — u prilično uobičajenoj bakteriji zvanoj Deinococcus radiodurans (D. radiodurans), koja ima izrazito neuobičajenu sposobnost da preživi uslove koji oštećuju DNK — na primer, 5.000 do 10.000 puta više od zračenja koje bi ubilo običnu ljudsku ćeliju. Vodeći istraživač Robert Sabla kaže da se Deinococcus takođe ističe u popravljanju DNK koji je već oštećen.
„Kao da imate igrača u NFL-u koji svaku utakmicu igra bez kacige ili uložaka“, kaže Sabla, studentkinja na Vestern’s Department of Biohemija. „Završio bi sa potresom mozga i višestrukim slomljenim kostima na svakoj utakmici, ali bi se onda nekim čudom potpuno oporavio preko noći na vreme za trening sledećeg dana. On i njegove kolege su otkrili da je DdrC ključni igrač u ovom procesu popravke.
Svaka ćelija ima mehanizam za popravku DNK za popravku oštećenja. „Kod ljudske ćelije, ako ima više od dva prekida u čitavom genomu od milijardu baznih para, ona se ne može popraviti i umire“, kaže on. „Ali u slučaju DdrC, ovaj jedinstveni protein pomaže ćeliji da popravi stotine slomljenih fragmenata DNK u koherentan genom.“
Sabla i njegov tim su koristili kanadski izvor svetlosti (CLS) na Univerzitetu u Saskačevanu (USask) da odrede 3D oblik proteina, iz kojeg su zatim radili unazad kako bi bolje razumeli njegovu „supermoć“ da neutrališu oštećenje DNK.
„Kanadski izvor svetlosti je bio ključan u tome“, kaže Sabla. „To je najmoćniji izvor rendgenskih zraka u Kanadi.“ Nalazi grupe objavljeni su u časopisu Istraživanje nukleinskih kiselina.
Ispostavilo se da DdrC skenira u potrazi za prekidima duž DNK i kada ih otkrije, zatvara se – kao mišolovka. Ova akcija hvatanja ima dve ključne funkcije. On objašnjava: „Neutrališe ga (oštećenje DNK) i sprečava da se pukotina dodatno ošteti. I deluje kao mali molekularni svetionik. Kaže ćeliji ‘Hej, ovamo. Ima oštećenja. Hajde da to popravimo’.“
Obično, kaže Sabla, proteini formiraju komplikovane mreže koje im omogućavaju da obavljaju funkciju. Čini se da je DdrC nešto izvan sebe, jer obavlja svoju funkciju potpuno sam, bez potrebe za drugim proteinima. Tim je bio radoznao da li bi protein mogao da funkcioniše kao „plug-in“ za druge sisteme za popravku DNK.
Testirali su ovo dodavanjem u drugu bakteriju: E. coli. „Na naše veliko iznenađenje, to je zapravo učinilo bakteriju preko 40 puta otpornijom na oštećenja od UV zračenja“, kaže on. „Izgleda da je ovo redak primer gde imate jedan protein i zaista je kao samostalna mašina.“
On kaže da bi, u teoriji, ovaj gen mogao da se unese u bilo koji organizam — biljke, životinje, ljude — i trebalo bi da poveća efikasnost popravke DNK ćelija tog organizma.
„Sposobnost preuređivanja i uređivanja i manipulacije DNK na specifične načine je sveti gral u biotehnologiji“, kaže Sabla. „Šta ako imate sistem za skeniranje kao što je DdrC koji je patrolirao vašim ćelijama i neutralisao oštećenja kada se to dogodilo? Ovo bi moglo da bude osnova potencijalne vakcine protiv raka.“
Zapadni tim tek počinje da proučava Deinococcus. „DdrC je samo jedan od stotina potencijalno korisnih proteina u ovoj bakteriji. Sledeći korak je da produbimo dalje, pogledamo šta još ova ćelija koristi da popravi sopstveni genom – jer ćemo sigurno pronaći mnogo više alata tamo gde imamo nemamo pojma kako funkcionišu ili kako će biti korisni dok ne pogledamo“, zaključuje on.
