Нобелевская премия по химии присуждена за исследования механизмов репарации ДНК

Шведская королевская академия наук огласила 7 октября имена лауреатов Нобелевской премии по химии 2015 года

Изображение с сайта nobelprize.org

Ими стали британский учёный Томас Линдель и его американские коллеги Пол Мондрих и Азиз Санкар. Все они исследовали механизмы повреждения и восстановления ДНК.

До 1970-х годов считалось, что ДНК как главный носитель генетической информации – очень устойчивая молекула. Но оказалось, что это не так. Молекулы ДНК ежедневно подвергаются вредным воздействиям: ультрафиолетовому излучению, других канцерогенов и свободных радикалов. Так что же препятствует их разрушению?

Учёные, удостоенные Нобелевской премии по химии в 2015 году, показали, как клеткам удаётся исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, которые происходят при нормальном биосинтезе или в результате воздействия физических или химических агентов. Этот набор механизмов в целом получил название «репарация».

Томас Линдаль не только доказал, вопреки существовавшим тогда взглядам, что молекула ДНК подвержена ежедневному разрушению, но и выдвинул гипотезу об одном из механизмов её восстановления – так называемой эксцизионной репарации. Принцип её работы заключатся в том, что повреждённый участок ДНК «вырезается» из молекулы, предотвращая синтез повреждённых белков.

Азиз Санкар описал, как клетки с помощью эксцизионной репарации нуклеотидов восстанавливают повреждения, вызванные ультрафиолетовым излучением. Люди, у которых этот механизм нарушен, подвержены особенно высокому риску развития рака кожи при воздействии на неё солнечных лучей.

Наконец, Пол Мондрих показал, как клетки защищаются от передачи ошибок ДНК в процессе деления. Механизм, названный репарацией неспаренных оснований, позволяет снизить возможность ошибочной репликации ДНК почти в тысячу раз.

«Их работа дала фундаментальные знания о функциях живых клеток и, к примеру, об их использовании в новых методах борьбы с раком», – говорится в заявлении Нобелевского комитета.

Редакция STRF.ru выяснила у крупного российского специалиста в данной области, как эти исследования повлияют на развитие науки и общества.

Ольга Ивановна Лаврик, заведующая лабораторией биоорганической химии ферментов Института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН, доктор химических наук, профессор, член-корреспондент РАН:

– Присуждения Нобелевской премии за исследования в этой области молекулярной биологии ожидали уже довольно давно, потому что всем было ясно: это ключевые механизмы, которые обеспечивают стабильность человеческого генома, структуры ДНК. Такие исследования проводились и проводятся в мире на очень высоком уровне. И претендентов на Нобелевскую премию было немало – ведь механизмов повреждения и восстановления ДНК больше, чем нобелевских лауреатов! Сейчас Нобелевскую премию дали за открытие лишь трёх основных механизмов репарации, а их шесть. Например, те, которые отвечают за стабильность генома, за сопротивление оксидативному стрессу, за ослабление структуры ДНК после воздействий из окружающей среды – таких, как УФ-облучение, мутагены окружающей среды, которые возникают при неполном сгорании топлива в процессе курения. Это ключевые механизмы, которые обеспечивают стабильность клеточного генома – с точки зрения здорового человека.

А при лечении таких болезней, как рак, системы репарации ДНК нужно, наоборот, ингибировать, поскольку основное воздействие на раковые клетки заключается в разрушении структуры ДНК, опять-таки, с помощью химиотерапевтических агентов и с помощью радиотерапии. Когда идёт лечение, системы репарации ДНК должны быть подавлены. Как раз на это и направлено действие основных лекарств, которые сейчас применяются в клинической практике. Так что изучение данных механизмов очень важно – как для выживания здоровых организмов, так и для лечения болезней человека.

Я могу согласиться с тем, что Нобелевскую премию по химии дали Линдалю и Модриху за открытие системы репарации объёмных повреждений. Хотя лично я «болела» за другого человека. Премию также получил очень достойный учёный Азиз Санкар, который относится не совсем к современному типу учёных. Будучи уже в преклонном возрасте, он сам постоянно работает руками, на конференции много не ездит, чтобы не терять времени. И если конференция происходит непосредственно в его университете, в Чапел-Хилл, то он выходит на доклад в лабораторном халате, а потом быстро уходит снова ставить эксперименты.

На самом деле, центр по исследованию репарации ДНК расположен в Сибири, в нашем Институте фундаментальной химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН. Исследованиями различных механизмов репарации и разработкой различных систем ингибиторов репарации занимаются четыре лаборатории. Вообще Россия на очень хорошем счету в этой научной области. Но, к сожалению, у нас нет ни одной программы, которая была бы целиком посвящена исследованию таких систем, хотя мы очень много за это боролись. Может быть, сейчас, после присуждения Нобелевской премии за исследования механизмов репарации ДНК в России обратят внимание на наши исследования.

Авторы: Болохова Ксения; Горбатова Анна