У ДНК нашли механизм «пассивной» защиты от ультрафиолета

Модель спирали ДНК.

Изображение: Caroline Davis2010 / flickr.com

Группа ученых из Бристольского университета и Кильского университета имени Кристиана Альбрехта исследовали процессы, протекающие в блоках ДНК при воздействии УФ излучением, и обнаружили абсолютно безвредную для генов реакцию, которая позволяет «переработать» поглощенную энергию. Результаты работы опубликованы в Angewandte Chemie International Edition.

Исследователи использовали фемтосекундную спектроскопию для исследования процессов, протекающих в спаренных основаниях после облучения ультрафиолетом. В качестве объекта для исследования авторы выбрали раствор пар гуанин-цитозин.

Фемтосекундная спектроскопия – спектроскопия с помощью световых импульсов фемтосекундной (10-15 – 10-12 с) длительности. Она позволяет наблюдать за протеканием химических реакций в динамике, позволяя «рассмотреть» даже крайне нестабильные переходные состояния.
Анализ показал, что изначально под действием УФ излучения образуется электронно возбужденная пара Г-Ц, из гуанинового фрагмента которой в течение 40 фемтосекунд происходит перенос протона, в результате которого образуется бирадикал G[-H]*C[+H]. Время жизни этой частицы уже заметно больше и составляет 2,9 пикосекунды (2,9*10-12 с). Это промежуточное состояние повторно подвергается переносу протона, в результате чего образуется либо первоначальная молекула основания (90% вероятность), либо образуется третья таутомерная форма (10% вероятность), время жизни которой составляет больше одной наносекунды.

Ранее ученые полагали, что перенос протона в спаренных основаниях приводит к повреждению ДНК и мутациям, однако данные исследования опровергают подобные предположения. По словам авторов, реакции переноса протона представляют собой своего рода пассивную защиту ДНК от солнечного излучения, которая позволяет «разгрузить» активную систему восстановления ДНК.

В дальнейшем ученые планируют изучить протекание этих процессов в длинных ДНК-цепочках, а также изучить механизм релаксации относительно стабильной таутомерной формы (которая образуется с невысокой вероятностью при втором переносе протона) до изначальной сопряженной пары.

В 2015 году Нобелевская премия по химии была присуждена за открытие механизмов исправления ошибок, возникающих в работе ДНК. Часть ошибок возникает, например, под воздействием ультрафиолета.

Евгений Анохин

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.