Pradawne mikroorganizmy ujawniają sekrety kopiowania DNA
W języku greckim słowo „archaea” oznacza dosłownie „pradawny element”. Porównania genomów tych organizmów jednokomórkowych i eukariontów (np. ludzi) wykazały, że w obu tych domenach istnieją homologiczne białka i mechanizmy replikacji DNA. Z tego względu archeowce mogą posłużyć jako uproszczony model organizmów eukariotycznych oraz przyczynić się do wyjaśnienia drogi ewolucji replikacji DNA. W ramach europejskiego projektu REPBIOTECH badano biochemiczne mechanizmy replikacji DNA u archeowców. Grupa badaczy z Ifremer we Francji zajmowała się dokładnym określeniem działania dwóch polimeraz: PabpolB oraz PabpolD. Przy użyciu metod obejmujących m.in. techniki retardacji badano specyficzność wiązań między kwasem nukleinowym a białkiem oraz funkcje obu tych cząsteczek w procesie replikacji. Naukowcy prowadzili badania z wykorzystaniem archeowca Pyrococcus abyssi wyizolowanego z wód hydrotermalnych. Mikroorganizmy te charakteryzuje zdolność do biochemicznego funkcjonowania w temperaturach przekraczających temperatury typowe dla większości enzymów — aż do 100°C. Naukowcy odkryli, że oba enzymy replikacyjne były wyłącznie polimerazami — w przeciwieństwie do niektórych z ich bakteryjnych odpowiedników. Ogólne wyniki badań wskazały, że u archeowców do skopiowania cząsteczki DNA w widełkach replikacyjnych niezbędna jest obecność dwóch polimeraz. Inny aspekt badań zespołu dotyczył możliwości zastosowania rozpatrywanych polimeraz DNA jako narzędzi w biologii molekularnej. Obecnie polimeraza PabpolB jest sprzedawana pod nazwą handlową Isis i służy do amplifikacji DNA z zastosowaniem łańcuchowej reakcji polimerazy (ang. PCR, polymerase chain reaction). W celu ulepszenia zarówno prędkości reakcji, jak i wierności uzyskiwanej kopii dokonano poprawek związanych z warunkami reakcji. Obejmowały one m.in. różne wartości pH, temperatury oraz siły jonowej. Odkryto również, że do prawidłowego funkcjonowania polimerazy PabpolD niezbędny jest jądrowy antygen komórek proliferujących (ang. PCNA, proliferating cell nuclear antigen). Naukowcy stwierdzili, iż kompleks czynnik replikacyjny-PCNA zwiększa szybkość działania polimerazy PabpolB in vitro. Badania z zastosowaniem enzymów pochodzących od organizmów ekstremofilnych znajdują bardzo obiecujące zastosowania w farmakologii i medycynie. Zrozumienie procesu replikacji stanowi pierwszy krok w kierunku zwalczania wielu chorób, także tych związanych z wierną naprawą DNA (np. nowotworów złośliwych) oraz schorzeń wieku podeszłego. Ponadto izolowanie enzymów działających w wysokich temperaturach przynosi korzyści w produkcji komercyjnej.
