Szanowny Użytkowniku,

25 maja 2018 roku zaczyna obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (określane jako „RODO”, „ORODO”, „GDPR” lub „Ogólne Rozporządzenie o Ochronie Danych”). W związku z tym informujemy, że wprowadziliśmy zmiany w Regulaminie Serwisu i Polityce Prywatności. Prosimy o poświęcenie kilku minut, aby się z nimi zapoznać. Możliwe jest to tutaj.

Rozumiem

Reklama

Komórkowy warsztat DNA

Komórkowy warsztat DNA

08.10.2015
Czyta się kilka minut
Noblem z chemii podzielą się trzej naukowcy, którzy odkryli metody serwisowania nici DNA znajdujących się w żywych komórkach. Bez substancji, których działanie opisali, nie moglibyśmy żyć.
Tomas Lindahl, Paul Modrich i Aziz Sancar, laureaci nagrody Nobla z chemii, 2015 r.
Tomas Lindahl, Paul Modrich i Aziz Sancar, laureaci nagrody Nobla z chemii 2015 / AFP/JUSTIN TALLIS/DUKE PHOTOGRAPHY/MEGAN MORR/UNC SCHOOL OF MEDICINE/MAX ENGLUND/EAST NEWS
T

Tegoroczną nagrodą Nobla z chemii podzielą się Szwed Tomas Lindahl, Amerykanin Paul Modrich i Amerykanin tureckiego pochodzenia Aziz Sancar. Choć laureaci nie współpracowali nigdy ze sobą wszystkich fascynowało to samo – mechanizmy naprawiania nici DNA w żywych komórkach. Każdy z nich odkrył i opisał inną metodę serwisową stosowaną przez molekuły w komórce.

Lindahl odkrył cząsteczki wycinające pojedyncze litery kodu genetycznego, gdy te straciły swoje właściwości. Modrich – system korygowania błędów powstałych podczas kopiowania DNA, np. podczas rozmnażania. Zaś Sancar zidentyfikował ekipę serwisową odpowiedzialną za wymianę całych fragmentów kodu genetycznego, wobec których zaszło podejrzenie jakiegoś zafałszowania zapisu.

Ludzkie ciało zawiera około 50 bilionów komórek. Każda z nich niesie pełną informację genetyczną przekazaną nam przez rodziców w momencie poczęcia. Informacja genetyczna zakodowana jest za pomocą czterech zasad azotowych oznaczanych literami A, G, C i T. Zasady łączą się w słynną podwójną helisę zawsze według określonych reguł: A stanowi parę do T, G stanowi parę do C, co daje w sumie cztery możliwe kombinacje A-T, T-A, G-C, C-G. Na ludzki genom składają się około 6 miliardów tych par, spiętych dosyć długą, ale zwiniętą w kłębek podwójną nić kwasu deoksyrybonukleinowego, czyli DNA.

Zaskakujący jest fakt, że praktycznie każda z owych 50 bilionów komórek naszego ciała posiada idealną kopię genomu powstałego na skutek połączenia plemnika z komórką jajową. Pomyślmy teraz: kiedy bierzemy do ręki piątą, czy dziesiątą kserokopię z kserokopii jest ona w zasadzie nieczytelna. A mówimy o 50 bilionach kopii danych, których każda zawiera tyle informacji ile mieści się na trzech płytach CD.

Kiedy Thomas Lindahl rozpoczynał w latach 60. ubiegłego wieku swoją przygodę z DNA, wszystkim wydawało się, że jest ono praktycznie niezniszczalne. Przecież gdyby tak nie było, komórki traciłby błyskawicznie informację genetyczną, a co za tym idzie - nie byłoby najmniejszych szans na ewolucję i rozwój żywych organizmów od bakterii po wieloryba. Zastanowił go jednak fakt, dlaczego nawet lekkie przegrzanie powoduje uszkodzenie RNA – substancji bardzo podobnej (choć mniej odpornej) do DNA. Lindahl chciał odkryć źródło niezwykłej wytrzymałości DNA, a odkrył, że wbrew powszechnym przekonaniom, substancja kodująca informację o budowie całego organizmu jest nietrwała. Według jego szacunków codziennie każda nić DNA podlega tysiącu mutacji potencjalnie podkopujących całą informację genetyczną. Przy takiej częstotliwości błędów nie ma szans, by życie mogło się sensownie rozwijać i ewoluować bez przeszkód. Jedynym rozsądnym założeniem było, że istnieją jakieś mechanizmy naprawcze pozwalające naprawiać braki w informacji.

Pomysł otworzył drogę do całkiem nowej dziedziny badań naukowych.

Lindahlowi udało się wyizolować enzymy odpowiedzialne za jeden z rodzajów naprawy, zachodzący również w komórkach ludzkich, a w 1996 r. odtworzył cały proces w próbówce. Przełomowym odkryciem Szweda była konstatacja, że DNA podlega nieustannemu procesowi mutacji i naprawy również w cieplarnianych warunkach żywej komórki. Proces mutacji może być wywołany różnymi czynnikami, choćby niestabilnością chemiczną związków tworzących łańcuchy z genetyczną informacją, ale również przez czynniki zewnętrzne. Jednym z nich jest promieniowanie UV. Zaś mechanizm odzyskiwania informacji z uszkodzonych ultrafioletem nici DNA opisał z kolei Aziz Sancar. Jego z kolei zaintrygował fakt, że bakterie poddane morderczej dawce światła UV potrafiły odzyskać zdrowie po oświetleniu ich niebieskim światłem, co doprowadziło do odkrycia enzymu zwanego fotoliazą. Później odkrył również mechanizm naprawy działający w ciemnościach, oparty o enzymy, które udało mu się wyizolować. Potrafią one wykryć i wyciąć uszkodzony fragment uszkodzonego DNA, które uzupełniane jest później w procesie normalnej replikacji. Szczegółowy opis procesu naprawy fragmentów DNA bakterii Aziz opublikował w 1983 r.. Później, podobnie jak Lindahl, zajął się tym samym procesem zachodzącym w ludzkich komórkach. Jest on wprawdzie bardziej skomplikowany od tego zachodzącego w komórkach bakterii, ale na poziomie czysto chemicznym jest bardzo podobny.

Trzeci z laureatów, Paul Modrich, zajął się badaniami innego mechanizmu korekcyjnego pracującego podczas kopiowania informacji DNA np. podczas podziału komórki. Gdy w komórce dochodzi do powielenia informacji genetycznej, podwójna spirala DNA rozcinana jest na dwie części i każda z połówek stanowi matrycę, do której dobudowywana jest druga połowa (do zasady A doklejana jest T, do C – G i tak dalej). W czasie tego procesu może dojść do błędów, gdy np. poszczególne „cegiełki” informacji genetycznej zostaną przez przypadek podmienione i zamiast pary A-T mamy A-C. Na straży wiarygodności przekazu stoją enzymy odkryte przez Modricha. Potrafią one zidentyfikować, która z części DNA jest oryginałem, a która kopią, i poprawić błędne elementy kopii zmniejszając tysiąckrotnie ryzyko błędu w powielonym materiale genetycznym. Podobnie jak w przypadku pozostałych metod i tę udało się odtworzyć w warunkach laboratoryjnych (czyli poza żywą komórką). Z tym, że do dziś nie znane są mechanizmy identyfikacji oryginalnej nici DNA w przypadku ludzkich komórek. Wiadomo tylko, że proces zachodzi w naszych organizmach dokładnie tak, jak opisał to Modrich w przypadku bakterii.

Już samo rozumienie procesu korekcji informacji genetycznej wewnątrz żywej komórki jest bardzo ciekawe. Ale wiedza pozwala też projektować lepsze leki na raka, gdyż nowotwory powstają właśnie wtedy, gdy zaburzeniu ulega proces naprawy informacji w zawartej DNA. Nie dziwi więc fakt, że komitet noblowski uznał badania prowadzone przez tegorocznych laureatów za tak doniosłe.


Czytasz ten tekst bezpłatnie, bo Fundacja Tygodnika Powszechnego troszczy się o promowanie czytelnictwa i niezależnych mediów. Wspierając ją, pomagasz zapewnić "Tygodnikowi" suwerenność, warunek rzetelnego i niezależnego dziennikarstwa. Przekaż swój datek:

Autor artykułu

Urodzony w 1971 r. Dziennikarz naukowy, stały współpracownik „Tygodnika Powszechnego”. Absolwent Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytet Warszawski (kierunek matematyka). W...

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]