Ученые института химической биологии и фундаментальной медицины имени Кнорре СО РАН (ИХБФМ СО РАН) выяснили, как фермент эндонуклеаза VIII может работать с любыми последовательностями ДНК. Это важно для биотехнологий: поняв механизм, фермент можно будет целенаправленно улучшать.

В исследовании также участвовали сотрудники Новосибирского государственного университета и Московского физико-технического института. Как рассказали в ИХБФМ СО РАН, современная генная инженерия не обходится без специальных ферментов. Одни - ДНК-полимеразы - "собирают" цепочки ДНК, другие - эндонуклеазы - их разрезают. Эндонуклеаза VIII - один из ключевых инструментов. В природе она защищает бактерии от повреждений генома. А человек приспособил ее для практических задач: например, для анализа гистологических образцов при поиске мутаций в раковых опухолях и для сборки сложных генно-инженерных конструкций.

Удобство фермента в том, что ему все равно, какую последовательность ДНК разрезать, вне зависимости от нуклеотидной последовательности. Но почему он такой "всеядный", до сих пор оставалось загадкой.

Ученые использовали метод рентгеноструктурного анализа и определили строение комплексов эндонуклеазы VIII с ДНК разной последовательности. Сначала пришлось разработать метод "сшивки" белка с ДНК в больших количествах для выращивания биологических кристаллов. А данные рентгеновской дифракции получали на Шанхайском источнике синхротронного излучения в Китае.

"Когда я закончил построение структуры, был поражен. Оказалось, что наш белок использует уникальный механизм, чтобы "закрывать глаза" на разные основания ДНК: он просто разворачивает их вокруг своей оси, чтобы не видеть те уникальные места, которыми они отличаются друг от друга. Ни в одном другом ДНК-связывающем белке такой механизм не используется", - поделился рассказывает автор исследования, научный сотрудник ИХБФМ СО РАН Никита Булгаков.

По словам руководителя работы, заведующего лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН, академика РАН Дмитрия Жаркова, эти структуры - прекрасный пример того, как можно открыть неожиданные новые фундаментальные вещи в, казалось бы, хорошо изученном инструменте генетических технологий.

"Самая большая ценность даже не в новых научных знаниях, опираясь на которые можно улучшить существующие ферменты. Главное - то, что в ходе проекта сложилась сильная команда молодых структурных биологов, которые с нетерпением ожидают запуска источника синхротронного излучения СКИФ в Кольцово под Новосибирском, чтобы решать на нем самые актуальные для науки задачи", - сказал Дмитрий Жарков.