Обнаружен фермент, определяющий нежелательный ДНК на клеточном уровне
Немецкие ученые определили фермент, идентифицирующий неправильное местоположение ДНК внутри клеток организма млекопитающих и отвечающий за запуск иммунной реакции. Ученые считают, что их данные создадут условия для разработки новых видов лечения рака и автоиммунных заболеваний. Два новых исследования, опубликованных в журнале «Природа», открывают структуру и механизм действия фермента под названием cGAS, определяющего неправильное местоположение ДНК внутри клеток организма млекопитающих и отвечающего за запуск иммунной реакции. Ученые считают, что их данные создадут условия для разработки новых видов лечения рака и автоиммунных заболеваний.
ДНК клеток млекопитающих компактно расположено внутри клеточных ядер или митохондрий. Поэтому, когда ДНК находится в среде клеточной жидкости, за пределами вышеназванных органелл, иммунная система реагирует на подобное явление как на проникновение патогенного организма (вирус или бактерия, к примеру), освобождая интерфероны, то есть тип протеинов, играющих роль сигнализации для Т-клеток-киллеров и макрофагов, уничтожающих возникшую угрозу.
Тем не менее, иногда ДНК имеет не патогенное, а внутриклеточное происхождение, когда происходит «утечка» наследственной информации вследствие повреждения клеток или состояния шока. В данном случае иммунная реакция становится неуместной, становясь причиной развития автоиммунного заболевания.
Некоторое время назад cGAS был идентифицирован учеными как протеин, определяющий «неправильность» местонахождения ДНК (ДНК находится во внутриклеточной жидкости – цитозоли).
В настоящее же время Карл-Петер Хофнер, профессор Отделения Биохимии и Генного Центра при Университете Людвига-Максимилиана (УЛМ) в Мюнхене, вместе со своими коллегами определили три пространственных структуры и принцип действия этого детектора ДНК.
В одном из исследований, опубликованных в «Природе», ученые представляют не только детализированную структуру молекулы cGAS, но также и комплексное соединение, которое возникает с привязыванием фермента к ДНК.
В сотрудничестве с Вейтом Хорнунгом, профессором из Института Клинической Химии и Клинической Фармакологии Университета Бонна, ученые определили механизм идентификации и активации cGAS цитозольным ДНК.
Когда ДНК присоединяется к cGAS, структура фермента меняется так, что происходит выработка еще одной молекулы, носящей название циклического динуклеотида. Это, в свою очередь, активизирует протеин, проходящий сквозь клеточную мембрану, запуская процесс освобождения интерферонов.
В статье Хорнунг объясняет, как они «также определили структуру динуклеотида, показав, что он являет собой ранее неизвестную форму сигнальных молекул».
Ученые были удивлены, обнаружив, что структура и механизм действия cGAS похожи на то, что происходит в случае с еще одним протеином, запускающим иммунную реакцию при установлении генетического материала РНК вирусного происхождения в цитозоли клеток.
Хофнер говорит: «Данная находка обеспечивает нам первое доказательство наличия механистической и эволюционной связи между иммунными реакциями по причине детектирования ДНК и РНК».
Понимание причинной сути процесса освобождения интерферонов может привести к разработке новых видов лечения, к примеру, на случай развития ракового заболевания (стимулирование интерферонов, атакующих клетки опухоли) или автоиммунного (здесь все происходит наоборот – атаки интерферонов на здоровые клетки ликвидируются).
По материалам medicalnewstoday.com, доктор Катарина Пэддок.
