Клетки нашего тела постоянно подвергаются каким-то стрессам — и из-за внешних факторов вроде пищевых токсинов и ионизирующего излучения, и из-за побочных эффектов собственно клеточных процессов. Бóльшая часть этих стрессов выпадает, разумеется, на долю ДНК, что приводит к модификациям отдельных нуклеотидных букв генома, выпадениям, вставкам и прочим мутационным событиям. Разумеется, клетке есть что противопоставить ДНК-повреждающему стрессу: огромные белковые комплексы, называемые ДНК-репарирующими системами, следят за появлением очередных повреждений в этом хранилище генетической информации и незамедлительно принимают меры.
Один из самых распространённых типов стресса — окислительный, когда на биологические макромолекулы «нападают» активные формы кислорода. Эти агрессоры могут появляться, к примеру, как побочный продукт деятельности митохондрий, которые с помощью кислорода получают для клетки энергию, но в своей энергетической деятельности не могут обойтись без таких вот опасных побочных соединений. Окислительная способность активных форм кислорода весьма велика, они могут приводить к разрыву химических связей внутри огромных молекул белков и нуклеиновых кислот.
Схема взаимодействия участка ДНК (сверху) и одного из репарирующих белков (иллюстрация James King-Holmes).
Группа исследователей из Рочестерского университета (США) под руководством Веры Горбуновой и Андрея Селуянова длительное время изучала самый тяжёлый тип повреждений, который может случиться с молекулой ДНК, — двуцепочечный разрыв. Такие повреждения зачастую либо вызывают преждевременную смерть клетки и, как следствие, ускоренное старение всего организма, либо приводят к раковому перерождению клетки, что опять-таки ничего хорошего не сулит.
Очевидно, что работа ремонтных систем, следящих за состоянием ДНК, должна как-то регулироваться: репарирующие белки должны оказаться в нужное время в нужном месте и в достаточном количестве. Учёные обнаружили, что молекулярным «сигналом тревоги» для ферментов, латающих ДНК, служит белок SIRT6. При усилении окислительного стресса клетка начинает усиленно синтезировать этот белок. Если же синтез подавить, репарирующие процессы останавливаются, что подтверждает ключевую роль в них белка SIRT6. Любопытно, что SIRT6 структурно похож на белок SIR2, о котором давно известно, что он способен увеличивать срок жизни у многих организмов.
SIRT6 находится в клетке и при отсутствии окислительного стресса, поддерживая репарирующие системы, так сказать, в тонусе. Но при малейших признаках этого самого стресса он во много раз усиливает активность ремонтных ферментов. Регулируя активность репарирующих систем, он позволяет клетке экономить ресурсы, сберегая их для исключительных случаев и чрезвычайных происшествий. Молекулы SIRT6 ходят в паре с ферментом полимеразой PARP1, первой начинающей заделывать бреши в молекуле ДНК. Повышение уровня SIRT6 ведёт к тому, что ферменты намного быстрее находят участки разрывов и выполняют ремонтные работы.