211service.com
En elektronisk ledtråd i mysteriet med DNA-reparation
Här är ett konstigt pussel som involverar DNA-molekyler. DNA skadas regelbundet av vanligt slitage och den ständiga stöten av joniserande strålning. Emellertid har celler en extraordinär samling av molekylära maskiner som reparationsenzymer som snabbt identifierar defekterna och reparerar dem.
Pusslet är hur de gör det. En idé är att reparationsenzymer helt enkelt flyter omkring tillräckligt länge och så småningom hittar skadade områden. Men siffrorna går helt enkelt inte ihop. Gener är vanligtvis mellan 1 000 och 1 000 000 baspar långa. Däremot involverar en typisk mutation vanligtvis bara en handfull baspar. Det är bara för litet för att hitta med en slumpmässig promenad med någon tillförlitlighet. Någon annan form av aktiv platssökning måste pågå.
En teori är att mutationer förändrar de elektriska egenskaperna hos en DNA-sträcka och att detta skapar en signal som reparationsenzymer kan komma in på, som elektriker som lokaliserar ett avbrott i en krets. Problemet är att DNA inte leder elektricitet som en strömkabel och det är därför inte klart hur detta skulle fungera.
Nu har Arkady Krokhin vid University of North Texas och få kompisar räknat ut hur DNA kan göra det. Nyckeln visar sig vara att olika regioner av DNA har olika elektriska egenskaper. Gruppen har från första principer beräknat hur avgiftsflöden flyter i olika regioner. De säger att i exoner – informationen som bär delar av gener – tillåter molekylens energispektrum att delokaliserade elektroner existerar. I dessa områden kan laddning flöda.
Men energispektrumet för de regioner som inte bär information – intronerna – tillåter inte delokaliserade elektroner. Så introner är effektivt isolatorer.
Det skapar väldefinierade regioner inom DNA som kan identifieras elektroniskt. Det betyder också att alla förändringar i elektroniska egenskaper orsakade av en mutation till stor del också skulle vara begränsade. Det antyder omedelbart ett sätt som reparationsenzymer kan ta sig an skada.
Naturligtvis är detta arbete bara ett steg mot en sammanhängande teori som förklarar DNA-reparation (som faktiskt involverar många olika processer).
Men det fina med detta tillvägagångssätt är att det också kan förklara varför vissa skador inte repareras, vilket leder till celldöd och till och med cancer.
Tanken är att vissa mutationer orsakar mindre elektrisk förändring än andra. Dessa mutationer är elektroniskt maskerade och blir därför oupptäckta av reparationsenzymer. Det finns till och med experimentella bevis för detta från resistensmätningar gjorda på DNA med cancerframkallande mutationer.
Om denna teori är sann är en viktig fråga hur det kan vara möjligt att utnyttja DNA:s elektriska egenskaper för att upptäcka och till och med förebygga cancer i framtiden?
Ref: arxiv.org/abs/0911.2953 : Inhomogent DNA: ledande exoner och isolerande introner