Metaboliniai klaidos turi itakos DNR

Lasteles remiasi purinu, kurie yra molekuliu, sudaranciu puse DNR ir RNR bloku, tipai ir yra pagrindine cheminiu medziagu, kurios saugo lasteliu energija, kad galetu atlikti daugybe gyvybiskai svarbiu funkciju, sudedamoji dalis. Purinas tiekiamas grieztai kontroliuojamas lasteles, nes bet koks sutrikimas gali sukelti rimtu galimu pasekmiu.
Naujajame tyrime, paskelbtame Nacionalines mokslu akademijos darbai MIT biologiniai inzinieriai tiksliai ismatuoja klaidu poveiki lasteliu sistemose, kurios kontroliuoja purino gamyba ir suskaidyma, ir nustate, kad fermentu defektai, kurie kontroliuoja siuos procesus, gali labai pakeisti lasteliu DNR seka. Tai gali buti galimas paaiskinimas, kodel zmonems, turintiems tam tikru genu purino metaboliniu fermentu variantu, yra didesne rizika susirgti tam tikromis vezio formomis.
DNR paprastai yra sudaryta is keturiu bloku arba nukleotidu sekos, iskaitant adenina (A), guanina (G), citozina (C) ir timina (T), kuriu sudetyje yra genetinio kodo. Guaninas ir adeninas yra purinai, kurie abu turi glaudzius strukturinius santykius, kurie gali pakeisti bet kuri is ju DNR ar RNR. Vyksta mutacijos, kai sie nukleotidai, vadinami ksantinu ir hipoksantinu, atsitiktinai iterpiami i DNR, kur jie gali trukdyti signalinei RNR (mRNR) funkcijai, kuri vykdo DNR nurodymus i likusia lastele, taip pat i RNR molekules, kurios isversti mRNR i baltymus.
Vyresnysis autorius, Peteris Dedonas, biologines inzinerijos profesorius MIT paaiskina:

"Lastele turi kontroliuoti koncentracijas labai atidziai, kad, kai ji sintezuotu DNR, ji turi tik reikiama kieki bloku. Jei lasteliu pusiausvyra yra siu nukleotidu koncentracijoje, tai padarys klaida".

Purinas yra ne tik pagrindinis ATP komponentas, tai lasteles energine verte, jie taip pat sudaro DNR ir RNR pagrinda, kitas molekules, reguliuojancias lasteles energijos srauta, ir mazu cheminiu kofaktoriu, butinu tukstanciu lasteliu veiklai fermentai.

Nenormalus metabolizmas

Purino metabolizme dalyvauja daugybe fermentu. Mokslininkai jau keleta metu zinojo, kad siu fermentu veikimas sutrikdo neigiama poveiki. Pavyzdziui, prarijus purino gelbejimo fermenta, kuris atkuria purino nukleotidus nuo pazeistu DNR ir RNR, kraujyje padideja slapimo rugsties kiekis, sukeliantis podagra ir inkstu akmenis, o ekstremaliose situacijose Lesch-Nyhan sindromas - neurologinis sutrikimas, tuo tarpu kito gelbejimo fermento praradimas sukelia sunku kombinuota imunodeficito.
Nenormalus purino metabolizmas taip pat gali sukelti salutini poveiki asmenims, kuriems gydomi vaistai, klasifikuojami kaip tiopurinai, kurie paprastai vartojami leukemijai, limfomai, Krono liga, reumatoidiniam artritui ir organu transplantacijos atmetimui gydyti. Kai kuriems zmonems sie vaistai gali atsirasti i toksinius junginius, taciau genetiniai tyrimai gali atskleisti, kuriems pacientams reikia vengti tiopurino terapijos.
Dedonas ir jo komanda nusprende savo naujame tyrime susvelninti mazdaug puse tuzino purino metabolizmo fermentu E. coli ir mielese. Kai fermentai buvo pakeisti, jie panaudojo labai jautria masiu spektrometrijos technika, kuria jie sukure anksciau, kad istirtu DNR ir RNR zala, kuria sukele uzdegimas, siekiant ismatuoti kieki ksantino ir hipoksantino, integruoto i lasteliu DNR ir RNR.
Autoriai nustate, kad sutrike veikiantys fermentai sugebejo pagreitinti iki 1000 kartu didesni hipoksantino kieki, kuris buvo itrauktas i DNR ir RNR vietoje adenino, tuo tarpu jie pastebejo, kad ksantino, kuris pakeite guanina, kiekis pasikeite labai mazai.
Atsizvelgiant i pastebetus genetinius variantus, kuriuos jie atrado zmogaus puriu metaboliniuose fermentuose, tyrimo grupe nori ivertinti siu zmogaus variantu poveiki ksantino ir hipoksantino iterpimui i DNR ateityje, be to, tiriant kitu dvieju nukleotidu metabolizma rasti DNR, pirimidinai citozinas ir timinas.
Parase Petra Rattue