Белки починят ДНК

Ошибки, нарушения последовательности фрагментов ДНК или их изменения ведут к ошибкам синтеза белка и серьезным нарушениям работы клеток, поэтому в процессе эволюции организмы развили способность к репарации – особой функции клеток, заключающейся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, поврежденной при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физическими или химическими агентами.

О работе, посвященной генетическому исследованию процесса репарации ДНК, «Газете.Ru» рассказала ее руководитель Ольга Лаврик, д. х. н. член-корреспондент РАН, заведующая лабораторией биоорганической химии ферментов Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН. Статья опубликована в сегодняшнем выпуске Proceedings of the National Academy of Science.

– В чем заключается суть вашей работы?

– В нашей работе впервые показано, что важнейший регулятор репарации ДНК, а также процесса деконденсации хроматина (изменение формы хромосом при делении клетки),

белок поли(АДФ-рибозо)полимераза 1 (ПАРП 1) взаимодействует с часто встречающимся повреждением ДНК – участком кислоты, не содержащим кодирующего основания

(так называемым апуриновым/апиримидиновым (АР) сайтом). Как известно, «элементарное звено» ДНК состоит из остатка фосфорной кислоты, углевода (дезоксирибозы) и азотистого основания, триплеты (наборы по три) которых кодируют аминокислоты, составляющие белки нашего организма. Именно так ДНК несет важнейшую информацию о живых системах. Однако в случае повреждения некоторые участки ДНК не несут кодирующего основания, такие «ошибки» могут возникать в ДНК с частотой до нескольких сотен тысяч на клетку.

Это распространенное повреждение в ДНК, например, в клетках человека и других живых организмов, возникающее при окислительном стрессе, и его репарацию, «починку» нужно регулировать. Мы показали, что

функция ПАРП 1 при взаимодействии с данным повреждением в ДНК состоит в регуляции процесса репарации этого повреждения.

Ранее было известно, что ПАРП 1 взаимодействует с разрывами в цепи ДНК, а вот его взаимодействие с сайтом ДНК, лишенным основания, показано впервые.

– Что было сделано конкретно российскими учеными?

– Практически вся работа была проделана российским учеными, за исключением некоторых тестов на ферментативную активность ПАРП 1 в отношении АР-сайтов. Мы намеренно пригласили американскую группу для участия в этой работе, мы давно с ними сотрудничаем, это наши многолетние коллеги и соавторы. При этом замечательно, что нам удалось сохранить лидирующие позиции авторов в этой публикации – первую и последнюю, а также лидирующую позицию нашего института.

– Какие методы использовались в работе?

– В работе использованы биохимические методы и методы современной протеомики, основанные на применении ковалентной сшивки ДНК с белками и последующего выделения и идентификации присоединенного белка с помощью масс-спектроскопии МАЛДИ.

Эти методы дентификации белков оригинальны, и развиты они в нашей лаборатории.

Мы считаем, что успех статьи в значительной степени определялся оригинальностью развитого подхода идентификации белков, взаимодействующих со специфическими повреждениями в ДНК.

– Какое практическое применение полученных вами и вашими коллегами результатов?

– В методическом плане может быть использован метод идентификации белков, взаимодействующих с АР-сайтами в клеточных экстрактах, и их последующая идентификация с помощью спектроскопии МАЛДИ. Кроме того, этот принцип и соответствующие ДНК-зонды могут быть использованы для мониторинга уровня ПАРП 1 в различных клетках, в том числе в больных клетках, например, злокачественных. Известно, что уровень ПАРП 1 определяет чувствительность клеток к радиотерапии, кроме того, уровень ПАРП 1 определенно отражает инициацию клеточного апоптоза (регулируемой клеточной смерти). Поэтому новые методы, позволяющие следить за этим белком в клетках и биологических жидкостях, представляют большой интерес.

– Расскажите, пожалуйста, подробнее о международном коллективе ученых, который работал над статьей. Когда началось сотрудничество, какие планы на будущие исследования?

– Сотрудники лаборатории доктора Вилсона из Национального института здоровой окружающей среды Национального института здоровья США (Северная Каролина) – наши давнишние коллеги. Я и некоторые из моих сотрудников работали в этой лаборатории, и нам удалось опубликовать уже довольно много совместных работ в области исследования репарации ДНК. Сотрудничество началось в начале 90-х годов. Я думаю, что оно обязательно продолжится, поскольку

исследование механизмов репарации ДНК является одной из наиболее горячих тем в молекулярной и клеточной биологии, очень важной для борьбы с онкологическими заболеваниями, например.

– Согласны ли вы с утверждением, что в российской науке сейчас настали трудные времена, или же в СО РАН созданы условия для полноценной работы в науке, и ваши сотрудники, особенно молодые, не стремятся уехать за границу?

– Это очень важный и многоплановый вопрос, не так просто ответить на него кратко. Во-первых,

трудные времена в российской науке были, собственно, всегда – в особенности это касается молекулярной биологии.

Конечно, 90-е годы просто страшно вспоминать – отсутствие финансирования, массовый отъезд за рубеж лучших молодых и не только молодых ученых. В последние годы наступило безусловное улучшение, стали создаваться хорошие программы финансирования. Это, прежде всего, прогрессивная программа президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» под руководством академика Г. П. Георгиева, поддержавшая ведущие лаборатории РАН – именно ее мы благодарим за финансовую поддержку в нашей статье в PNAS. Кроме того, на полную мощность заработал Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ). У всех появилась надежда, выросло новое поколение молодых ученых до 35 лет, которые не торопятся уезжать из России, хотят работать в науке. Например, у меня в лаборатории очень много молодых перспективных исследователей. Однако оказалось, что результатом пилотного проекта по повышению зарплаты ученых явилось полное отсутствие вакансий для молодых сотрудников. Согласно недавнему постановлению РАН, выделены ставки для зачисления в штат молодых ученых, кандидатов и докторов наук, но это капля в море. Например, на Сибирское отделение РАН выделено 173 ставки – это всего около двух ставок на институт. Даже если посмотреть на статью, о которой мы говорим: двое соавторов – молодых сотрудников моей лаборатории (Екатерина Ильина и Мария Суханова). Они сейчас работают на временном контракте по гранту РФФИ, не имеют постоянных ставок и, соответственно, надежды на лучшее будущее: финансирование программ РАН и грантов РФФИ не увеличивается, а уменьшается.

Нельзя сказать, что сейчас отсутствуют деньги на научные исследования, довольно серьезное финансирование можно получить через Министерство образования и науки по системе лотов, но эта система труднодоступна и получать такое финансирование очень сложно. Есть, конечно, гранты правительства, гранты регионов для молодых ученых, но все эти конкурсы организованы замысловато, требуют постоянного написания различных бумаг. Это отвлекает от собственно научной работы, от экспериментов, написания статей, семинаров, делает ученого клерком. Много ненужной суеты вместо того, чтобы лаборатория могла получить приличный грант, достаточный для работы на высоком уровне и на продолжительный срок, без массы промежуточных отчетов: именно так организована система финансирования на Западе.

Время для науки трудное, но по большей части эти трудности создает само государство с его бесконечно развитой бюрократической системой.

Это делается только для существования бюрократической надстройки. Если ситуация не изменится, то фундаментальная наука в стране будет разрушаться, и молодые люди, настроенные на работу в науке, уедут за рубеж. Негативно сказываются также откровенные нападки на Академию наук, которая, безусловно, вытянула на своих плечах наиболее сложные времена для российской науки и сохранила всю структуру в работающем состоянии. Это на самом деле подвиг, который не хотят оценить.