В клетках нашего организма перекись водорода (H₂O₂) выполняет не только роль «уборщика», но и участвует в передаче важных сигналов. Однако в условиях стресса, например при воспалении, H₂O₂ вступает в реакцию с железом (реакция Фентона), создавая гидроксильные радикалы. Эти молекулы способны хаотично атаковать ДНК и РНК, нанося серьезные повреждения на генетическом уровне.
Ученые из Университета Юты под руководством профессора химии Синтии Берроуз обнаружили, что присутствие бикарбоната, который образуется из CO₂, способно смягчить последствия реакции Фентона. Вместо агрессивных гидроксильных радикалов образуются карбонатные радикалы, которые воздействуют на ДНК гораздо более избирательно, повреждая лишь одну из четырех азотистых оснований — гуанин.
По словам Берроуз, это открытие имеет огромное значение для понимания химии клеток. Она подчеркивает, что бикарбонат, выполняющий роль буфера в клеточной среде, связывается с железом и полностью изменяет характер реакции. В результате образуются менее разрушительные соединения, что снижает риск случайных повреждений ДНК. «Можно сказать, что карбонатные радикалы действуют, как метко брошенный в цель дротик, поражая только гуанин, тогда как гидроксильные радикалы работают, как выстрел из дробовика», — поясняет профессор.
Одной из неожиданных сторон открытия стало понимание того, что многие лабораторные исследования клеточного стресса могут быть некорректными. Дело в том, что в стандартных экспериментах клетки выращиваются в инкубаторах с повышенным содержанием CO₂, чтобы воссоздать их естественную среду. Однако, как только клетки извлекаются из инкубатора, влияние CO₂ исчезает, и бикарбонат перестает выполнять защитную функцию. Из-за этого результаты экспериментов могут быть менее точными.
Специалисты предлагают включить бикарбонат в эксперименты, чтобы они лучше отражали реальные условия внутри клеток. «Добавление бикарбоната может кардинально изменить наше понимание процессов окислительного повреждения ДНК», — заявила Берроуз.
Это открытие также может иметь практическое применение за пределами лабораторий. Например, специалисты планируют изучить влияние CO₂ на людей, находящихся в замкнутых пространствах, таких как космические капсулы или подводные лодки. Ученые предполагают, что немного повышенный уровень CO₂ может защищать организм от радиационных повреждений, которые связаны с образованием гидроксильных радикалов. Это открывает новые перспективы для разработки методов защиты космонавтов от воздействия космической радиации.
Таким образом, исследование подтверждает, что углекислый газ не только играет роль глобального климатического фактора, но также является важным элементом внутренней химической защиты клеток. Эти выводы могут существенно повлиять на дальнейшее изучение механизмов старения, развития раковых заболеваний и других патологий, связанных с окислительным стрессом.
Ранее ученые разработали новую ветровую установку, которая уберет углерод из атмосферы.
