Ученые сумели создать карты повреждений ДНК от курения сигарет

Москва, 15:37, 13 Июн 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Впервые исследователи из Школы медицины UNC сумели создавать карты повреждения ДНК от курения. Методика была применена для обнаружения всех повреждений, вызванных основным химическим канцерогеном табака — бензо [α] пиреном.

Карты, подобные этим, помогут ученым лучше понять, как возникает рак, вызванный курением, почему некоторые люди более уязвимы или устойчивы к раку, и как можно предотвратить эти опасные заболевания. Автор, лауреат Нобелевской премии профессор Санкар надеется, что предоставление такой информации о вреде курения на клеточном уровне может побудить некоторых курильщиков бросить пагубную привычку. Количество курящих в мире достигло миллиарда человек.

BaP: Химический канцероген Земли?

Бензо [α] пирен (BaP) является членом семейства простых углеводородов — полициклических ароматических углеводородов, которые могут образовываться даже в космическом пространстве. Ученые полагают, что эти молекулы могли бы создать простую углеродную жизнь на Земле и других планетах. Но для более развитых и сложных ДНК-форм жизни — например, людей — BaP представляет серьезную экологическую опасность. Это побочный продукт горения органических соединений, таких как табачные растения. Ежедневные формы горения, от лесных пожаров до дизельных двигателей и грилей для барбекю, выбрасывают много BaP в наш воздух, почву и пищу. Но ничто в обычной жизни не доставляет его в человеческую ткань более эффективно, чем огонек тлеющей сигареты.

Как правило, когда токсичный углеводород попадает в человека через дыхание или пищу, ферменты в нашей крови разлагают его на более мелкие, более безопасные молекулы, но защитные реакции также дают соединение, называемое эпоксидом бензо [α] пирен-диола (BPDE), которое оказывается хуже самого BaP.

BPDE химически реагирует с ДНК. Эта связь или аддукт означает, что гены больше не могут создавать правильные белки, и ДНК не может быть продублирована должным образом во время деления клеток. И если это произойдет, результатом может стать рак.

Новый метод Sancar для картирования повреждения ДНК, вызванного BaP, позволяет ученым идентифицировать места в геноме, где клетки пытаются восстановить повреждение. Он включает в себя набор специальных белков, которые выполняют операцию на ДНК, вырезая зараженную нить. Если все идет хорошо, ДНК-синтезирующие ферменты затем восстанавливают недостающий участок ДНК из другой незатронутой нити. Это возможно потому, что на всех клеточных жизненных формах на Земле есть две комплементарные нити ДНК. Между тем, вырезанный поврежденный участок ДНК плавает свободно до тех пор, пока в конечном итоге не разрушается.

Эти свободно плавающие кусочки поврежденной ДНК являются находкой для ученого, который хочет отобразить все повреждения в геноме. С помощью нового метода ученые могут маркировать и собирать эти отбросы, упорядочивать их, а затем комбинировать свои последовательности — как крошечные кусочки гигантской головоломки — создавать карту генома. В конце концов, у ученых появляется полная карта мест, где начался ремонт поврежденной ДНК.

Учитывая огромные затраты, необходимые для секвенирования ДНК, исходная карта профессора  Санкара не имеет максимально возможного разрешения. Но она указывает путь к рутинному научному использованию таких карт.