Es ist bekannt, dass die DNA lebender Organismen keineswegs ein einfaches Molekül ist, und viele ihrer Geheimnisse müssen noch gelüftet werden. Allerdings ist ein Geheimnis in letzter Zeit weniger geworden.
Es ist bekannt, dass die DNA in einer Zelle durch verschiedene Ereignisse ständig beschädigt wird - diese Schäden nennt man Mutationen. Dies geschieht sowohl während der normalen DNA-Biosynthese als auch unter dem Einfluss äußerer Faktoren - ionisierende Strahlung, chemische Mittel. Mutationen müssen korrigiert werden, wofür es entwickelte biochemische Wiederherstellungsmechanismen gibt – Reparatursysteme. Einige Details zu ihrer Arbeit können Sie im Hinweis "Reparaturwerkstatt für Gene" nachlesen.
Reparatursysteme erkennen beschädigte DNA-Fragmente schnell und reparieren sie sofort. Und wenn die Mechanismen der „Reparatur“selbst mehr oder weniger bekannt sind, bleibt die Frage, wie die Enzyme der Reparatursysteme nach Schäden suchen.
Es gibt eine Version, bei der sie einfach in der Nähe von DNA „in Lösung schweben“und bei zufälligen Kollisionen früher oder später auf die richtige Stelle auf dem Faden dieses Moleküls stoßen. Aber die Zahlen stimmen nicht wirklich. Ein Gen kann zwischen 1.000 und 1.000.000 stickstoffh altigen Basen lang sein – die Glieder, aus denen die DNA-Kette besteht. Eine Mutation betrifft in der Regel 1 oder mehrere Basen. Angesichts der beeindruckenden Anzahl von Genen in einer Zelle wird es zu schwierig und unzuverlässig sein, die richtige Verknüpfung durch passive Zufallszählung zu finden. Irgendein aktiver Mechanismus wird benötigt.
Vielleicht ändern sich bei der Mutation die elektrischen Eigenschaften der DNA-Kette, was als Signal an die entsprechenden Proteine dient - so wie eine Unterbrechung im Stromkreis Elektriker anzieht, so zieht eine Verletzung in der DNA sie an. Aber auch das ist unwahrscheinlich: Gegen diese Hypothese spricht zumindest die Tatsache, dass kein Strom durch die DNA fließt und der "Elektriker-Mechanismus" eine andere physikalische Grundlage haben muss.
Aber unser Landsmann Arkady Krokhin, der derzeit in den USA arbeitet, und seine Kollegen schlugen ihre eigene Idee vor, um dieses Rätsel zu lösen. Zunächst machten sie darauf aufmerksam, dass verschiedene DNA-Fragmente unterschiedliche Ladungsverteilungen aufweisen, abhängig von der spezifischen Gruppe stickstoffh altiger Basen. Basierend auf dieser Prämisse berechneten Wissenschaftler die Ladungsverteilung und versuchten darin Muster zu finden. Es stellte sich heraus, dass es Muster gibt.
Verschiedene Teile der DNA haben unterschiedliche Merkmale der Ladungsverteilung. Exons – die codierenden Teile von Genen – zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, die Existenz freier Elektronen aufrechtzuerh alten. Und das bedeutet: Prinzipiell kann durch diese Abschnitte Strom fließen. Hingegen sind Introns, Teile von Genen, die andere Funktionen als die Proteincodierung haben, dazu nicht in der Lage. Sie können als Naturstrom-„Isolatoren“dienen.
Dies ermöglicht es uns, eine DNA-Kette als eine Reihe von leitfähigen und nicht leitfähigen Fragmenten darzustellen. Eine Verletzung auch nur einer stickstoffh altigen Base führt zu einer Verletzung der Leitfähigkeit des gesamten Fragments, was anscheinend von den Proteinen der Reparatursysteme bemerkt und als Signal zum Handeln verstanden werden kann.
Ein solch geistreiches Bild, das Krokhin und seine Kollegen vorgeschlagen haben, ermöglicht die Beantwortung der Frage, warum manche Mutationen „unrepariert“bleiben, was übrigens eine der Arten ist, auf denen Variabilität für eine spätere Selektion im Laufe von erscheint Evolution. Es stellt sich heraus, dass einige Mutationen weniger Einfluss auf das „elektrische Profil“der DNA haben als andere. Sie scheinen maskiert und unsichtbar gemacht zu werden, um Proteine zu reparieren.
