Лучшее понимание ДНК-топоизомеразы открывает путь для разработки как препаратов для борьбы с сорняками, так и лекарственных средств в медицине.
ДНК-топоизомеразы — это класс ферментов, которые играют фундаментальную роль в регуляции топологии ДНК, и поэтому они являются основными мишенями для антимикробных и химиотерапевтических препаратов. Вместе с тем понимание функции ДНК-топоизомеразы VI (Topo VI) может стать отправной точкой для разработки лекарственных препаратов и средств защиты растений – гербицидов, сообщает Центр Джона Иннеса в релизе.
Исследователи из группы профессора Тони Максвелла использовали вычислительные методы для отслеживания и прослеживания роли этого ключевого фермента, который помогает регулировать ДНК на всем древе жизни. Спиральная структура дуплексной ДНК имеет фундаментальное последствие: для того, чтобы произошел метаболизм ДНК, две переплетенные нити ДНК должны разделиться, чтобы открыть свои основания ферментативному механизму. Процессы, которые вызывают локальное раскручивание спирали, создают механическое напряжение в ДНК, которое снимается образованием вредных топологических состояний, которые останавливают этот механизм. Группа ферментов, называемых ДНК-топоизомеразами (топос), эволюционировала для разрешения этих топологических состояний, чтобы позволить ферментативному механизму продвигаться вперед. Топосы изменяют топологию ДНК, вводя временные разрывы в ДНК и либо пропуская сегмент ДНК через разрыв, либо вращаясь вокруг нерасщепленной нити, а затем снова запечатывая разрыв.
Этот анализ дал ряд результатов, которые улучшают текущие знания о топоизомеразах. Исследование, опубликованное в NAR Genomics and Bioinformatics, показывает следующее. Удивительно, но топоизомер VI встречается у некоторых видов бактерий. Топо VI почти наверняка не присутствует у плазмодийных паразитов, группы, в которую входит и малярия.
Теперь стало возможным, благодаря генетическому анализу последовательности, разработанному первым автором Адамом Алленом, различать Topo VI и другой фермент Spo11, который встречается у людей. Ранее отсутствие понимания означало, что исследователям было трудно различать эти ферменты, что затрудняло возможность использования Topo VI в качестве мишени для лекарств.
Исследование прояснило некоторые детали о роли, которую Topo VI играет в эндоредупликации растений - процессе, который позволяет растительным клеткам становиться чрезмерно большими. Будущие научные вопросы о том, как это происходит, приведут к разработке гербицидов с новым способом действия, нацеленных на Topo VI.
По словам профессора Максвелла, исследование ставит ряд интересных научных вопросов, ответы на которые могут найти применение в лечении заболеваний человека и защите посевов от сорняков.
«Удивительно, что у бактерий есть Topo VI. Вопрос в том, зачем им это нужно, если у них уже есть гираза Topo IV и Topo 1. Понимание этого будет важно, если мы собираемся использовать Topo VI в качестве мишени для антибиотиков в тех бактериях, у которых есть этот фермент. До недавнего времени считалось, что Topo VI встречается только в археях, домене одноклеточных организмов. Теперь известно, что он существует в растениях, что делает возможным разработку гербицидов с новым способом действия, и некоторых других организмах. Это исследование, по-видимому, показывает, что он не встречается у плазмодийных паразитов, и ранее не было известно, что он существует у бактерий», заключил исследователь.
Аспирант Адам Аллен был первым автором этого исследования и использовал вычислительные методы для отслеживания и отслеживания роли Topo VI.
Полностью данное исследование вы можете прочитать по ссылке.
Источник: John Innes Centre.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.