Белки и нуклеиновые кислоты – молекулы, формирующие основу всех биологических процессов. В силу значительных различий в свойствах белков и нуклеиновых кислот сочетание их в одной молекуле-гибриде представляет собой ценный инструмент для генетики и медицины. Обычно «гибриды ДНК с белком» получают путём трудоемкого органического синтеза, но авторы новой статьи нашли более простой способ, применяя бактерии.
Вся молекулярная биология основана на трёх типах биомолекул: ДНК, РНК и белках. Каждый из них обладает важными особенностями, которые иногда хотелось бы объединить. Гибриды, основанные на таких различающихся по структуре молекулах, в природе встречаются редко. Некоторые учёные считают, что полубелки-полунуклеотиды могли играть роль на самых ранних этапах эволюции и при… зарожденииЖизнь существует, но в современных клетках таковых подтверждений нет. Вместе с тем гибриды, такие как пептидо-нуклеиновые кислоты, ПНК), получают путем химического синтеза.
Достигнутый результат — важный шаг вперед. опубликованный в Nature Chemical BiologyСтатья посвящена новому типу молекул — пептидо-нуклеобазным гибридам. Эти молекулы объединяют компоненты нуклеиновых кислот и белков. В их структуре присутствует пиримидиновая основа, напоминающая молекулу, из которой в клетке формируются основания ДНК и РНК.
Испытуемые ученые искали новые белковые молекулы, способные связывать ионы металлов с помощью бактерий. Одна из полученных молекул обладала целевыми свойствами, но оказалась гибридом двух типов биомолекул вместо белка. Авторы исследования выяснили молекулярные механизмы этой случайной находки. Оказалось, в синтезе гибрида участвуют рибосомы — «фабрики по производству белка», которые есть во всех клетках, — а также путь посттрансляционных модификаций белков RiPP. Он изменяет молекулу после ее создания на рибосоме при помощи специальных ферментов.
Процесс синтеза гибридов включает две ступени: фермента дегидрогеназы совместно с белками RRE и YcaO переводит аспаргин в состав исходного пептида в шестичленные пиримидоновые кольца. Фермент ацилэстераза обнаруживает определенную область на конце синтезирующегося пептида и разрезает ее. Остатки гистидина ускоряют реакцию, помогая аспарагинам того же. пептида превратиться в гетероциклы.
Все реакции выполнили в пробирке тремя компонентами: исходным полипептидом и двумя ферментами. Аналогичные преобразования исследователи произвели в кишечной палочке, которая является самой изученной и легко культивируемой бактерией. E. coli.
Получение такого сложного и необычного соединения с помощью метаболизма бактерий проще и дешевле, чем органическим синтезом. Новый метод открывает возможность массового получения молекул-гибридов и их широкого применения на практике, в том числе в медицине, благодаря тому что они сочетают свойства ДНК или РНКСпособны избирательно взаимодействовать с определёнными участками нуклеиновых кислот, обладая специфичной активностью белков. Молекулы-гибриды позволяют направленно воздействовать на молекулярные механизмы развития многих заболеваний.