Генетика
Категорії / Біологія / Генетика / Репарація ДНК: вбудований набір інструментів, що підтримує життя

Репарація ДНК: вбудований набір інструментів, що підтримує життя

ДНК містить інструкції необхідні для створення цілого організму з однієї заплідненої яйцеклітини. Хромосоми складаються з подвійної спіралі ДНК, в якій для кодування цієї інформації використовуються особливі пари нуклеотидів в точній послідовності. Наш Творець вибрав для цього чотири нуклеотиди, кожна пара яких являє собою «сходинку» в довгій, схожій на сходи біомолекулі.

В сучасному світі, зруйнованому гріхом, ДНК постійно зазнає впливу таких чинників, як деякі хімічні речовини, блукаючі електрони, радіація та рідкісні помилки копіювання.1 ДНК кожної клітини щодня отримує десятки тисяч ушкоджень.2 Якщо не втрутитися, то не мине багато часу, як накопичиться смертельна кількість помилок. Як тоді наша ДНК виживає за таких сильних пошкоджень?

Бог спочатку забезпечив усі живі клітини необхідними інструментами, щоб зберегти закодовану в ДНК інформацію в первозданному вигляді. Життя залежить від шляхів відновлення ДНК. Кожна клітина організмів, від мікробів до герані, постійно використовує їх. Молекулярні та клітинні біологи за допомогою хитромудрих методів зазирнули у внутрішню роботу клітин й виявили безліч хитромудрих тактик відновлення ДНК.

Шляхи відновлення ДНК використовують десятки ферментів. Кожен фермент, подібно до молекулярного робота, раз по раз виконує певну біохімічну реакцію. Урацил-ДНК-глікозилаза – один з таких ферментів. Вона допомагає видаляти й замінювати урацил – нуклеотид, який входить до складу РНК, але помилково може потрапити в ДНК.3

Деякі стратегії репарації ДНК використовують ферменти, звані хеліказами, для розмотування ДНК, щоб дати доступ до проблемних ділянок іншим ферментам. Інший фермент вирізає не один нуклеотид, а цілі ділянки. Потім він подає сигнал білкам, щоб ті вставили правильно підібрану основу ДНК на місце. Подібно до високоточних роботів-зварювальників, ці ферменти допомагають новим нуклеотидам з'єднатися в потрібних атомних точках.

Системам репарації ДНК також потрібні детектори, щоб стежити за цілісністю хромосом. Деякі білки-детектори чіпляються за подвійну спіраль ДНК. Вони ковзають по ділянці ДНК, щоб переконатися, що всі нуклеотиди, як і раніше, розташовані правильно, як рука, що обмацує внутрішню поверхню велосипедної покришки на предмет шипів. Розбіжність нуклеотидів – це один із видів пошкоджень ДНК, який утворює опуклість. Коли детектор виявляє його, він зупиняється й посилає сигнал, щоб набрати потрібні інструменти для відновлення ділянки.

Інші датчики посилають електрони по петлі ДНК в процесі, званому перенесенням заряду (ПЗ), що виявляє невідповідності пар основ або інші аномалії.4 ПЗ використовує різні білки для подачі сигналів «один одному для спільного пошуку ушкоджень в геномі».5 Цей набір взаємопов'язаних ферментів запрограмовано на інтерпретацію невдалого повернення доставленого електрона як ознаки ушкодження ДНК на кожній ділянці ДНК, яку він тестує. Швидкість руху електрона по ДНК робить цей метод надзвичайно ефективним для виявлення пошкоджень або шкідливих структурних змін.

До речі, про електрони: зовсім інша стратегія відновлення відображає ще одну мудрість Творця. Коли хімічні речовини, звані вільними радикалами, забирають електрон в однієї ділянки ДНК, інші електрони переміщаються в місце, що звільнилося. Електрони, які продовжують ковзати по нитці ДНК, заповнюючи рухому порожнечу, незабаром викликали б небажану хімічну реакцію, якби не геніальне, передбачене рішення. Бог помістив послідовності пар гуанін-цитозин прямо за межами важливих ділянок, що кодують білки. Ці зовнішні гуаніни поглинають хімічну шкоду, тоді як області, що кодують, залишаються абсолютно недоторканими.6 Ці гуаніни знаходяться в правильних місцях, щоб поглинути втрату електронів від сусідніх нуклеотидів.

Старанні дослідження виявили ще більше розумних рішень для конкретних проблем із ДНК. Шлях ексцизійної репарації нуклеотидів (NER) – найпростіший з 12 вивчених на сьогоднішній день шляхів репарації ДНК. NER використовує 30 білків, включно з п'ятьма ферментами, щоб вирізати та замінювати ділянки, в яких є, наприклад, аномально з'єднані тимінові основи, звані тимін-тиміновими димерами.7 Під дією ультрафіолетового випромінювання сусідні тимінові нуклеотиди зв'язуються один з одним. Димери заважають реплікації ДНК (коли клітини діляться) й транскрипції ДНК (коли шаблони ДНК копіюються в матричні РНК). Без NER клітина перестала б функціонувати.

Унікальний фермент фотоліаза також може відновлювати тимін-тимінові димери. Він чіпляється за димер й збирає фотон синього світла. Потім він передає світлову енергію пошкодженому димеру, щоб знову розбити його на два окремі тиміни.8 Очевидно, що Творець від самого початку продумав й подбав про всі деталі життя.

Неодарвінізм вважає, що мутації сприяють еволюції, але понад 1000 дослідників публічно висловили незгоду з цією моделлю, підписавши документ «Наукова незгода з дарвінізмом».9 Одна з причин, чому фахівці не переконуються з неодарвінізмом, полягає в тому, що системи відновлення ДНК запобігають тим самим мутаціям, яких вимагає еволюційна модель. Дехто називає це парадоксом захисту від мутацій.10

Репарація ДНК також являє собою проблему курки та яйця. Що з'явилося раніше – ДНК, в якій зберігаються креслення десятків необхідних білків для відновлення ДНК, чи білки для відновлення ДНК, які потрібні для підтримання ДНК в робочому стані? Очевидно, що вони мали бути створені одночасно. Вони виникли, коли «сказав Він і сталося, наказав і з'явилося» (Псалом 33:9)

Ці дарвінівські проблеми зникають, якщо Господь справді створив «небо та землю, море та все, що в них» (Вихід 20:11). Природні причини не можуть подолати парадокс захисту від мутацій, дилему репарації ДНК-ДНК або творчу майстерність та прозорливість ферментів репарації ДНК. Тому ми повинні шукати надприродну причину. «Усе через Нього повстало...» (Івана 1:3). Системи відновлення ДНК вказують на Творця, що володіє мудрістю й добротою.

Читайте Креацентр Планета Земля в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх новин.

Вас також може зацікавити:

Посилання:

  1. Механізм реплікації ДНК настільки ефективний і точний, що залишає після себе лише одну помилку приблизно на мільярд нуклеотидів.

  2. За підрахунками дослідників, типова людська клітина щодня виправляє 2 000-10 000 депуринацій, 600 депіримідинацій, 10 000 окислень, 55 000 одноланцюгових розривів та 10 дволанцюгових розривів. 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.