ДНК-полимераза. Новый взгляд.

Сложные биологические системы можно охарактеризовать как сеть химических процессов, происходящих в молекулах. Ученые инициативы «ChemLife» в Университете Констанца работают вместе в столь же активной сети с динамическими взаимосвязями – как предметными, так и междисциплинарными. Недавнее понимание ДНК-полимераз (ДНК-полимераза — фермент, участвующий в репликации ДНК), приобретенных через междисциплинарное сотрудничество между органической химией, биохимией, структурной биологией и теоретической химией, показывает, насколько продуктивным и взаимовыгодным может быть взаимодействие биологического и химического ноу-хау. Полученные результаты на молекулярном уровне полимераз могут быть использованы для секвенирования генома и других областей диагностики на основе молекулярной биологии.

Процессы распознавания ДНК-полимераз с модифицированными субстратами, которые необходимы во многих биотехнологических областях, до сих пор практически не изучались на молекулярном уровне. В качестве «машин для синтеза генов» эти полимеразы ответственны за удвоение ДНК во время деления клеток. Профессор Андреас Маркс, профессор Кей Дидерихс и профессор Кристин Петр вместе успели получить подробное структурное представление о полимеразах во взаимодействии с модифицированными субстратами. Тем самым создав платформу для дальнейшего изучения темы в более широких масштабах в будущем и в ее многочисленных вариантах. Для исследователей из Констанца, участвующих в инициативе «ChemLife», особенно важными являются практические приложения и социальная релевантность. Знание того, как такая модификация протекает через ДНК-полимеразу, может быть использовано, например, для продвижения секвенирования генома: «Многие процессы в диагностике молекулярной биологии основаны на использовании модифицированных строительных блоков», объясняет профессор Андреас Маркс, который является членом инициативы «ChemLife» в Университете Констанца.

Многочисленные совместные проекты, Исследовательская школа им. Констанца, химическая биология, а также два совместных исследовательских центра «Химические и биологические принципы клеточного протеостаза» и «Анизотропные частицы как строительные блоки: форма сшивания, взаимодействия и структуры» взаимодействуют в крупном масштабе с высокопродуктивным эффектом: новые результаты исследований ДНК-полимеразы выстраиваются рядом с последней статьей о структурном анализе белка FAT 10 профессором Кристиной Петром и профессором Маркусом Геттупом в сборнике из более чем 200 публикаций, полученных в результате совместной исследовательской работы за последние несколько лет. «ChemLife» хочет в дальнейшем использовать эту динамику и разрабатывать новые системы и материалы с оптимизированными свойствами на стыке биологии, химии и информатики.

Хайке Мария Кропп, Симон Леонард Дюрр, Кристин Питер, Кей Дидерихс, Андреас Маркс.

Snapshots of a modified nucleotide moving through the confines of a DNA polymerase. 

Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018; 201811518 DOI: 10.1073/pnas.1811518115