Новости химической науки > Радиоактивные атомы в самой ДНК могут вызывать её мутации

Исследователи из Университета Кертин (Австралия) продемонстрировали, что естественная радиоактивность, присущая атомам, входящим непосредственно в состав ДНК, может являться еще одной причиной генетических мутаций.

Проведенное исследование является первой попыткой проанализировать на атомном уровне то, как естественная радиоактивность может воздействовать на ДНК различных организмов, в том числе и человека.

Давно известно, что радиация окружает нас на Земле повсюду и с самых ранних времен. В наших телах, как и в любом живом организме на этой планете, постоянно протекают процессы радиоактивного распада. Никто ранее и не предполагал, что эта естественная радиоактивность, которой, в том числе обладает и наша ДНК, может влиять на особенности ее строения, играя роль инициатора мутационных процессов.

Тем не менее, использование компьютерного моделирования позволило исследователям из Университета Кертин (Австралия) и Национальной лаборатории Лос Аламос (США) продемонстрировать, что радиоактивность самой ДНК может изменять молекулярные структуры, ответственные за кодирование генетической информации и приводить к образованию фрагментов, которые не соответствуют по строению главным азотистым основаниям – «буквам» четырехбуквенного алфавита ДНК.

β-Распад нуклида ¹⁴С, входящего в состав ДНК, может приводить к изменению строения некоторых нуклеотидов, увеличивая тем самым риск мутаций. (Рисунок из Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 2014; 1840 (1): 526)

Нигель Маркс (Nigel Marks) отмечает, что изменение азотистых оснований ДНК вследствие β-распада нуклида ¹⁴С, входящего в состав естественной ДНК и превращение этого атома углерода в атом азота может приводить к появлению в составе ДНК новых нуклеотидов, которые могут влиять на процесс репликации ДНК.

Маркс добавляет, что результаты его работы могут стать стартовой точкой для принципиально нового направления исследований, которые будут посвящены влиянию естественной радиоактивности на биохимические процессы и некоторые особенности генетических мутаций. По словам исследователей, был обнаружен очень тонкий процесс, который клеточный механизм репарации (восстановления постмутационных изменений в клетке) может и не распознать, что может привести к запуску мутаций, передающихся по наследству.

Маркс, отмечает, что результаты работы интересны еще и тем, что они по сути являются ответвлением проекта по исследованию свойств отработанного ядерного топлива. Он разъясняет, что первоначально в рамках совместной работы Университета Кертин и Лаборатории Лос Аламос были разработаны компьютерные программы, позволяющие изучить влияние радиоактивности на строение твердых кристаллических веществ, а затем подумали, что эти же математические алгоритмы могут быть использованы для изучения влияния радиоактивности на биомолекулы.

Исследователи отмечают, что хотя содержание радиоактивного нуклида ¹⁴С на Земле не так уж и велико, и он отличается сравнительно большим периодом полураспада (5570 лет) сбрасывать со счетов его β-распад не следует – только в ДНК человека за время жизни распад радиоактивного углерода протекает не менее 50 миллиардов раз.

Маркс резюмирует, что, несмотря на то, что пока еще не очевидно, каким образом репликация ДНК зависит от наличия в двуспиральной структуре нуклеотидов, отличных по строению от канонических, весьма важным результатом исследования является то, что нуклид ¹⁴С может быть источником мутаций, от которого нельзя избавиться, поскольку этот радионуклид постоянно образуется в верхних слоях атмосферы Земли из ¹⁴N под воздействием космических лучей, и относительное содержание ¹⁴С по отношению к «обычному углероду» (¹²С) в атмосфере остается постоянным

Источник: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 2014; 1840 (1): 526 DOI: 10.1016/j.bbagen.2013.10.003

метки статьи: #биохимия, #квантовая химия, #молекулярная биология, #радиохимия и химия высоких энергий