Генетика
Категории / Биология / Генетика / Репарация ДНК: встроенный набор инструментов, поддерживающий жизнь

Репарация ДНК: встроенный набор инструментов, поддерживающий жизнь

ДНК содержит инструкции, необходимые для создания целого организма из одной оплодотворенной яйцеклетки. Хромосомы состоят из двойной спирали ДНК, в которой для кодирования этой информации используются особые пары нуклеотидов в точной последовательности. Наш Творец выбрал для этого четыре нуклеотида, каждая пара которых представляет собой «ступеньку» в длинной, похожей на лестницу биомолекуле.

В современном мире, разрушенном грехом, ДНК постоянно подвергается воздействию таких факторов, как некоторые химические вещества, блуждающие электроны, радиация и редкие ошибки копирования.1 ДНК каждой клетки ежедневно получает десятки тысяч повреждений.2 Если не вмешаться, то не пройдет много времени, как накопится смертельное количество ошибок. Как же наша ДНК выживает при таких сильных повреждениях?

Бог изначально снабдил все живые клетки необходимыми инструментами, чтобы сохранить закодированную в ДНК информацию в первозданном виде. Жизнь зависит от путей восстановления ДНК. Каждая клетка организмов, от микробов до герани, постоянно использует их. Молекулярные и клеточные биологи с помощью хитроумных методов заглянули во внутреннюю работу клеток и обнаружили множество хитроумных тактик восстановления ДНК.

Пути восстановления ДНК используют десятки ферментов. Каждый фермент, подобно молекулярному роботу, раз за разом выполняет определенную биохимическую реакцию. Урацил-ДНК-гликозилаза, показанная на фото, – один из таких ферментов. Она помогает удалять и заменять урацил – нуклеотид, который входит в состав РНК, но по ошибке может попасть в ДНК.3

Некоторые стратегии репарации ДНК используют ферменты, называемые хеликазами, для разматывания ДНК, чтобы дать доступ к проблемным участкам другим ферментам. Другой фермент вырезает не один нуклеотид, а целые участки. Затем он подает сигнал белкам, чтобы те вставили правильно подобранное основание ДНК на место. Подобно высокоточным роботам-сварщикам, эти ферменты помогают новым нуклеотидам соединиться в нужных атомных точках.

Системам репарации ДНК также нужны детекторы, чтобы следить за целостностью хромосом. Некоторые белки-детекторы цепляются за двойную спираль ДНК. Они скользят по участку ДНК, чтобы убедиться, что все нуклеотиды по-прежнему расположены правильно, как рука, ощупывающая внутреннюю поверхность велосипедной покрышки на предмет шипов. Несовпадение нуклеотидов – это один из видов повреждений ДНК, который образует выпуклость. Когда детектор обнаруживает его, он останавливается и посылает сигнал, чтобы набрать нужные инструменты для восстановления участка.

Другие датчики посылают электроны по петле ДНК в процессе, называемом переносом заряда (ПЗ), который обнаруживает несоответствия пар оснований или другие аномалии.4 ПЗ использует различные белки для подачи сигналов «друг другу для совместного поиска повреждений в геноме».5 Этот набор взаимосвязанных ферментов запрограммирован на интерпретацию неудачного возвращения доставленного электрона как признака повреждения ДНК на каждом участке ДНК, который он тестирует. Скорость движения электрона по ДНК делает этот метод необычайно эффективным для обнаружения повреждений или вредных структурных изменений.

Кстати, об электронах: совершенно иная стратегия восстановления отражает еще одну мудрость Творца. Когда химические вещества, называемые свободными радикалами, отнимают электрон у одного участка ДНК, другие электроны перемещаются в освободившееся место. Электроны, которые продолжают скользить по нити ДНК, заполняя движущуюся пустоту, вскоре вызвали бы нежелательную химическую реакцию, если бы не гениальное, предусмотренное решение. Бог поместил последовательности пар гуанин-цитозин прямо за пределами важных областей, кодирующих белки. Эти внешние гуанины поглощают химический вред, в то время как кодирующие области остаются совершенно нетронутыми.6 Эти гуанины находятся в правильных местах, чтобы поглотить потерю электронов от соседних нуклеотидов.

Усердные исследования выявили еще больше умных решений для конкретных проблем с ДНК. Путь эксцизионной репарации нуклеотидов (NER) – самый простой из 12 изученных на сегодняшний день путей репарации ДНК. NER использует 30 белков, включая пять ферментов, чтобы вырезать и заменять участки, в которых есть, например, аномально соединенные тиминовые основания, называемые тимин-тиминовыми димерами.7 Под действием ультрафиолетового излучения соседние тиминовые нуклеотиды связываются друг с другом. Димеры мешают репликации ДНК (когда клетки делятся) и транскрипции ДНК (когда шаблоны ДНК копируются в матричные РНК). Без NER клетка перестала бы функционировать.

Уникальный фермент фотолиаза также может восстанавливать тимин-тиминовые димеры. Он цепляется за димер и собирает фотон синего света. Затем он передает световую энергию поврежденному димеру, чтобы снова разбить его на два отдельных тимина.8 Очевидно, что Творец с самого начала продумал и позаботился обо всех деталях жизни.

Неодарвинизм считает, что мутации способствуют эволюции, но более 1000 исследователей публично выразили несогласие с этой моделью, подписав документ «Научное несогласие с дарвинизмом».9 Одна из причин, по которой специалисты не убеждаются неодарвинизмом, заключается в том, что системы восстановления ДНК предотвращают те самые мутации, которых требует эволюционная модель. Некоторые называют это парадоксом защиты от мутаций.10

Репарация ДНК также представляет собой проблему курицы и яйца. Что появилось раньше – ДНК, в которой хранятся чертежи десятков необходимых белков для восстановления ДНК, или белки для восстановления ДНК, которые нужны для поддержания ДНК в рабочем состоянии? Очевидно, что они должны были быть созданы одновременно. Они возникли, когда «Он сказал, – и сделалось; Он повелел, – и явилось» (Псалом 32:9).

Эти дарвиновские проблемы исчезают, если Господь действительно создал «…небо и землю, море и все, что в них» (Исход 20:11). Естественные причины не могут преодолеть парадокс защиты от мутаций, дилемму репарации ДНК-ДНК или искусное мастерство и прозорливость ферментов репарации ДНК. Поэтому мы должны искать сверхъестественную причину. «Все чрез Него начало быть…», Который существует отдельно от творения (Иоанна 1:3). Системы восстановления ДНК указывают на Творца, обладающего мудростью и добротой.

Читайте Креацентр Планета Земля в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних новостей.

Вас также может заинтересовать:

Ссылки:

  1. Механизм репликации ДНК настолько эффективен и точен, что оставляет после себя лишь одну ошибку примерно на миллиард нуклеотидов.

  2. По подсчетам исследователей, типичная человеческая клетка ежедневно исправляет 2 000-10 000 депуринаций, 600 депиримидинаций, 10 000 окислений, 55 000 однонитевых разрывов и 10 двунитевых разрывов. Tan, C. L. and R. Stadler. 2020. The Stairway to Life: An Origin-of-Life Reality Check. Evorevo Books, 136.

  3. Slupphaug, G. et al. 1996. A nucleotide-flipping mechanism from the structure of human uracil– DNA glycosylase bound to DNA. Nature. 384 (6604): 87–92.

  4. Boal, A. K. and J. K. Barton. 2005. Electrochemical Detection of Lesions in DNA. Bioconjugate Chemistry. 16 (2): 312–321.

  5. Boal, A. K. et al. 2009. Redox signaling between DNA repair proteins for efficient lesion detection. Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (36): 15237–15242.

  6. Dohno, C., E. D. A. Stemp, and J. K. Barton. 2003. Fast Back Electron Transfer Prevents Guanine Damage by Photoexcited Thionine Bound to DNA. Journal of the American Chemical Society. 125 (32): 9586–9587.

  7. Zhang, M., L. Wang, and D. Zhang. 2017. Photolyase: Dynamics and electron-transfer mechanisms of DNA repair. Archives of Biochemistry and Biophysics. 632: 158–174.

  8. A Scientific Dissent from Darwinism. Posted on dissentfromdarwin.org.

  9. DeJong, W. and H. Degens. 2011. The Evolutionary Dynamics of Digital and Nucleotide Codes: A Mutation Protection Perspective. The Open Evolution Journal. 5: 1–4.