У клеток есть второй набор инструментов для ремонта ДНК на случай сложных ситуаций.

от

Геном человека состоит из 3 миллиардов пар оснований, и когда клетка делится, ей требуется около семи часов, чтобы завершить копирование своей ДНК. Это почти 120 000 пар оснований в секунду. На такой головокружительной скорости можно ожидать ошибок, и они действительно возникают — примерно две в секунду в каждой делящейся клетке. Но у клеток есть «набор для ремонта ДНК» — ферменты, которые могут исправлять эти ошибки с такой же скоростью, с какой они возникают.

Более серьёзная проблема возникает, когда появляется барьер для репликации ДНК — процесса копирования ДНК. Это может привести к разрыву хромосомы, что приведёт к потере жизненно важной генетической информации, если не будет исправлено. Пробелы или разрывы в ДНК могут быть потенциально вредными или смертельными, если приведут к генетическим заболеваниям или раку.

Профессор биологии Кэтрин Фройденрайх изучала реакцию клеток на эти критические события в клетках дрожжей в качестве аналога клеткам человека и обнаружила, что процесс более сложный и многоуровневый, чем предполагалось ранее.

В недавнем исследовании, опубликованном в Cell Reports, Фройденрайх и её соавторы Тайлер Маклей, Дженна Уэйлен и Мэттью Джонсон изучили участки ДНК, которые особенно подвержены разрывам. Эти участки состоят из длинных последовательностей повторяющихся триплетов, таких как CAGCAGCAG, или дуплетов, таких как ATATATAT, длиной от нескольких до сотен единиц. Когда это происходит, ДНК не всегда может аккуратно свернуться в длинную двойную спираль, но может скручиваться сама по себе, образуя шпильки и крестообразные структуры — как запутанный электрический шнур.

«Это не незначительная проблема, потому что повторяющаяся ДНК составляет около 10% нашего генома, что даже больше, чем часть, кодирующая белок», — говорит Фройденрайх.

Когда нити ДНК скручиваются, белки, сканирующие ДНК, могут застрять и не выполнить свою задачу. Именно тогда в игру вступает второй набор белков для ремонта ДНК. «Мы узнаём, что существуют резервные механизмы, и теперь кажется, что в клетке есть место, где особенно сложный ремонт может быть исправлен», — говорит она.

Это место находится на внутреннем крае ядра клетки, и в недавней статье Фройденрайх описывается, как повреждённая ДНК попадает туда. «Способ попадания ДНК на периферию ядра зависит от характера повреждения», — говорит она. «Для повторов CAG, используя аналогию, это как добавление этикетки для доставки на повреждённый товар и отправка его в ремонтную мастерскую».

Когда первая попытка ремонта останавливается на разделяемых нитях (известных как «репликационная вилка»), набор белков, предназначенных для стабилизации вилки, добавляет фосфат — это метка — к «сигнальному» белку. Сигнал приводит к высвобождению повреждённой хромосомы из физического троса, что позволяет ей свободнее перемещаться внутри ядра. Это высвобождение также запускает образование микротрубочек — длинных полимеризованных «дорожек» из белков, которые ведут прямо к периферии ядра. Повреждённая ДНК переносится по этим дорожкам туда, где ремонт может быть завершён.

Обнаружив, как работает этот резервный механизм для ремонта ДНК, Фройденрайх указывает на потенциальную стратегию лечения рака. «Раковые клетки должны реплицировать свои геномы очень быстро, и они могут сильно полагаться на эти резервные механизмы для ремонта ДНК, чтобы выжить», — говорит она. «Если мы сможем нацелиться на уязвимости при ремонте ДНК, у нас может появиться способ выборочно уничтожить раковую клетку».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте