Благодаря новым нанотехнологиям группа ученых, объединившая физиков и биологов, смогла снимать в реальном времени ферменты, восстанавливающие повреждения ДНК. Эта работа началась в 2012 году, когда команда сосредоточилась на начальных этапах механизма репарации ДНК. Сегодня команда впервые раскрыла весь процесс ремонта.
Специальный тип микроскопа, который позволяет как манипулировать, так и наблюдать отдельные молекулы ДНК и белков, позволил команде наблюдать единственную молекулу ДНК, поврежденную ультрафиолетом. Они добавили к нему фермент РНК-полимеразу, который, естественно, отвечает за «считывание» длины кода ДНК и инициирование производства белка из этого кода ДНК, но который может «застопориться», если считывает сегмент поврежденной ДНК. Именно благодаря этой «остановке» клетка распознает, что ДНК была повреждена, и начинает ее восстановление. На практике команда ученых смогла наблюдать серию из четырех белков (названных Mfd, UvrA, UvrB и UvrC), которые последовательно взаимодействуют с РНК-полимеразой и координируют свои действия между собой и поврежденной УФ-излучением ДНК для восстановления последней.
Определив порядок, в котором эти компоненты действуют, и охарактеризовав способ, которым они «передаются» друг другу в своего рода молекулярной эстафете, команда смогла определить критические этапы этого процесса.Эта работа в конечном итоге приведет к новым применениям как в борьбе с раком, так и в усилиях по лечению патогенных бактерий. Действительно, когда раковые клетки становятся устойчивыми к химиотерапии или лучевой терапии, цель которой состоит в том, чтобы повредить ДНК раковых клеток, это происходит потому, что эти раковые клетки активировали репарацию ДНК и отменили клинически вызванное повреждение ДНК. Таким образом, можно работать над предотвращением восстановления ДНК во время лечения рака, чтобы предотвратить устойчивость опухоли к терапии.
Также выясняется, что некоторые патогенные бактерии, в том числе те, которые вызывают туберкулез, используют для размножения белки, очень похожие на Mfd. Таким образом, определение того, как эти белки работают вместе для восстановления ДНК, также может быть полезно в борьбе с патогенными бактериями.