"ДНК може приймати особливу форму, утворюючи так звані пари Хугстіна, які допомагають молекулі опиратися пошкоджень і залишатися цілою. З іншого боку, поява подібних структурних модифікацій в молекулі РНК призводить до руйнування її подвійної спіралі", - заявила Хойцін Чжоу (Huiqing Zhou) з університету Дьюка в Даремі (США).
Чжоу і її колеги розкрили таємницю появи ДНК, вивчаючи формування так званих Хугстіновскіх пар - альтернативного методу зв'язування генетичних «букв» -нуклеотидів один з одним, характерного для приблизно 1% елементів в подвійної спіралі ДНК.
Як пояснюють вчені, подвійна спіраль ДНК існує завдяки тому, що її «половинки» скріплені один з одним за допомогою так званих водневих зв'язків - сил міжатомної тяжіння, що виникають між частково позитивно зарядженими і негативно зарядженими атомами, наприклад, між киснем і воднем, азотом і киснем. Яскравий приклад цього - те, як з'єднані між собою молекули води.
Як правило, в молекулі ДНК подібні зв'язки налагоджено між двома головними частинами її «букв» - так званими азотистими підставами. Для «букв» А та Т число цих зв'язків дорівнює двом, а для букв Ц і Г - трьом.
Деякий час вчені вважали, що «цеглинки» ДНК можуть зв'язуватися один з одним тільки таким чином, однак вже через 10 років американський біолог Карст Хугстін виявив, що можлива і альтернативна конфігурація водневих зв'язків, при появі якої молекула азотної основи буквальним чином перевертається, змінюючи то , які атоми вступають в водневі зв'язку.
Для пар «А-Т» це майже не позначається на їхній структурі, однак пари «Ц-Г» в результаті цього втрачають одну з трьох зв'язків і стають нестабільними. Це спотворює спіральну структуру ДНК і робить можливим формування різних незвичайних структур, частина з яких исползуется в роботі організму.
Чжоу і її колеги показали, що подібні Хугстіновскіе пари, постійно з'являються і зникають в подвійної спіралі ДНК, захищають її від пошкоджень, дозволяючи молекулі генетичного коду зберігати гнучкість при її читанні білками або при появі розривів.
Чому це відбувається? Як вважають вчені, це пов'язано з тим, що подвійна спіраль РНК «закручена» більш туго, ніж молекула ДНК, що заважає перевертання нуклеотидів під час освіти Хугстіновскіх пар і призводить до поломки молекули. Подібна поведінка, на думку біологів, говорить про те, що молекули РНК вкрай вразливі до появи дрібних пошкоджень, що може пояснювати те, чому еволюція в кінцевому підсумку замінила їх на пару «білки-ДНК», залишивши РНК роль «служниці» і тих і інших «молекул життя».