Elektronisks pavediens DNS remonta noslēpumā

Šeit ir ziņkārīga mīkla, kas ietver DNS molekulas. DNS regulāri tiek bojāts parastais nolietojums un pastāvīga jonizējošā starojuma ietekme. Tomēr šūnām ir ārkārtēja molekulāro mašīnu kolekcija, piemēram, remonta fermenti, kas ātri identificē defektus un tos novērš.

Mīkla ir, kā viņi to dara. Viena no idejām ir tāda, ka remonta fermenti vienkārši peld pietiekami ilgi un galu galā atrod bojātus reģionus. Bet skaitļi vienkārši nesakrīt. Gēni parasti ir no 1000 līdz 1 000 000 bāzes pāru gari. Turpretim tipiskā mutācija parasti ietver tikai nedaudzus bāzes pārus. Tas ir pārāk mazs, lai to atrastu, izmantojot nejaušu pastaigu ar jebkādu uzticamību. Ir jānotiek cita veida aktīvai atrašanās vietas noteikšanai.

Viena teorija ir tāda, ka mutācijas maina DNS daļas elektriskās īpašības un ka tas rada signālu, ka remonta enzīmi var ienākt, piemēram, elektriķi, nosakot ķēdes pārtraukumu. Problēma ir tā, ka DNS nevada elektrību kā strāvas kabelis, tāpēc nav skaidrs, kā tas darbotos.

Tagad Arkādijs Krokhins no Ziemeļteksasas universitātes un daži draugi ir izstrādājuši, kā DNS to var paveikt. Galvenais izrādās, ka dažādiem DNS reģioniem ir dažādas elektriskās īpašības. Grupa no pirmajiem principiem ir aprēķinājusi veidu, kādā maksa plūst dažādos reģionos. Viņi saka, ka eksonos – informāciju, kas satur gēnu daļas – molekulas enerģijas spektrs ļauj eksistēt delokalizētiem elektroniem. Šajās zonās var plūst lādiņš.

Tomēr to reģionu enerģijas spektrs, kas nenes informāciju – introni – nepieļauj elektronu delokalizāciju. Tātad introni ir efektīvi izolatori.

Tādējādi DNS tiek izveidoti precīzi definēti reģioni, kurus var identificēt elektroniski. Tas nozīmē arī to, ka visas izmaiņas elektroniskajās īpašībās, ko izraisa mutācija, arī lielā mērā būtu ierobežotas. Tas uzreiz norāda uz veidu, kā labojošie enzīmi var izraisīt bojājumus.

Protams, šis darbs ir tikai viens solis ceļā uz saskaņotu teoriju, kas izskaidro DNS remontu (kas patiesībā ietver daudzus dažādus procesus).

Taču šīs pieejas skaistums ir tāds, ka tā varētu arī izskaidrot, kāpēc daži bojājumi netiek novērsti, izraisot šūnu nāvi un pat vēzi.

Domājams, ka noteiktas mutācijas izraisa mazākas elektriskās izmaiņas nekā citas. Šīs mutācijas ir elektroniski maskētas, un tāpēc remonta enzīmi tās neatklāj. Par to ir pat eksperimentāli pierādījumi no rezistences mērījumiem, kas veikti DNS ar vēzi izraisošām mutācijām.

Ja šī teorija ir patiesa, viens svarīgs jautājums ir, kā varētu izmantot DNS elektriskās īpašības, lai atklātu un pat novērstu vēzi nākotnē?

Atsauce: arxiv.org/abs/0911.2953 : Nehomogēna DNS: vadošie eksoni un izolējošie introni

paslēpties