У бедных бактериофагов в лаборатории Ян Гао будет много плохих дней.

Это все на пользу структурному биологу, который получил престижную премию Maximizing Investigators 'Research Award для исследователей на новых и ранних стадиях исследований от Национального института здравоохранения, чтобы усложнить жизнь вирусам, чтобы наша жизнь стала лучше.

Пятилетний грант в размере 1,9 миллиона долларов, предоставленный Национальным институтом общих медицинских наук, поможет Гао и его группе подробно рассказать о механизмах белков, которые производят копии геномной ДНК, и о том, что может пойти не так, когда они оба подвергаются стрессу или сталкиваются с другими препятствиями.

Лучшее понимание структурной основы репликации ДНК, реакции на стресс и восстановления на атомном уровне могло бы помочь найти новые способы воздействия на процессы, вовлеченные в целый ряд заболеваний, включая рак.

«Нас интересует основной вопрос о том, как реплицируется ДНК», – сказал Гао, доцент биологических наук, который присоединился к Райс в 2019 году при поддержке гранта Техасского научно-исследовательского института по профилактике рака. «Мы давно знаем, что ДНК – хрупкая молекула, которая подвержена множеству различных воздействий, экологических и физиологических, таких как ультрафиолет от солнечного света и окислительные виды.

Так много вещей повреждают ДНК. Несмотря на это, репликация ДНК должна продолжаться, даже если есть ошибки, с помощью фермента под названием ДНК-полимераза и двигателя под названием геликаза ».

Ян Гао, структурный биолог

Они являются частью реплисомы, сложной цепи белков, которые осуществляют репликацию ДНК и помогают восстанавливать ДНК на лету. Частью их обычной функции является обнаружение и исправление ошибок кодирования. «Когда они видят что-то плохое, они обращаются за помощью до или после репликации», – сказал Гао. «Но как это работает, пока неизвестно, и мы хотим это выяснить».

Лаборатория начнется с бактериофага Т7, вируса, механизм заражения которого у бактерий Escherichia coli является хорошим аналогом того, что происходит у людей.

«Во время моего постдока мы решили первую структуру реплисомы Т7, чтобы показать, как Т7 объединяется в сайте репликации», – сказал он. «Мы продолжили эту работу в Rice, и мы используем систему, чтобы изучить, как она справляется с различными повреждениями».

Затем лаборатория изучит структуру митохондрий, «электростанций» внутри клеток, чтобы увидеть, как мутации ДНК, произведенные там, могут привести к генетическим заболеваниям. «Эти две системы механически схожи, и поскольку у нас есть опыт работы с Т7 и мы недавно создали митохондриальный центр, у нас есть хорошие возможности для начала этого исследования», – сказал Гао

.

Он отметил, что продолжит сотрудничество с физиком Райса Питером Волинсом и его группой, которая создает модели, продвигающие теорию репликации ДНК. Лаборатория также планирует использовать новый просвечивающий электронный микроскоп, предназначенный для сотрудничества Райс в области биологических исследований

.