Учёные обнаружили «белковые леса» для ремонта повреждений ДНК
Исследователи из Копенгагенского университета выяснили, как некоторые типы белков стабилизируют повреждённую ДНК, сохраняя её функцию и целостность. Это открытие также объясняет, почему люди с врождёнными или приобретёнными дефектами в определённых белках не могут поддерживать стабильность ДНК и заболевают раком.
Наша ДНК постоянно подвергается атакам, что может приводить к разрывам цепей. Это, в свою очередь, ведёт к необратимым генетическим повреждениям и таким заболеваниям, как рак, иммунодефицит, деменция или пороки развития.
Учёные из Центра исследований белков Novo Nordisk Foundation при Копенгагенском университете обнаружили, как определённые белки организуют ремонт повреждённой ДНК. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Два белка, 53BP1 и RIF1, объединяются, чтобы построить трёхмерные «леса» вокруг разорванных цепей ДНК. Этот каркас локально концентрирует специальные ремонтные белки, которые находятся в дефиците и критически важны для безошибочного восстановления ДНК.
«Это уникальное открытие. Понимание естественных защитных механизмов организма позволяет нам лучше понять, как определённые белки общаются и взаимодействуют для ремонта повреждённой ДНК. Это открывает возможность лучше понять, как повреждение ДНК вызывает болезнь, и разработать лекарства для улучшения лечения пациентов с нестабильной ДНК», — говорит профессор Йиржи Лукаш.
Предотвращает ухудшение
В исследовании использовались высокоразрешающие микроскопы, позволяющие наблюдать за живыми клетками и визуализировать объекты размером примерно в одну тысячную толщины волоса.
«Это можно сравнить с наложением гипса на сломанную ногу: он стабилизирует перелом и предотвращает ухудшение повреждения», — говорит постдок Фена Окс, первый автор исследования.
Привлекает ремонтников
Раньше считалось, что белки вроде 53BP1 и RIF1 действуют только в непосредственной близости от разрыва ДНК. Однако микроскопы позволили увидеть, что для безошибочного ремонта требуется гораздо более крупная конструкция.
«Грубо говоря, разница в размерах между белковыми лесами и разрывом ДНК соответствует баскетбольному мячу и булавочной головке», — говорит Фена Окс.
Тот факт, что поддерживающий белковый каркас намного больше разрыва, подчёркивает важность стабилизации не только самой раны ДНК, но и окружающей среды. Это сохраняет целостность повреждённого участка и повышает вероятность привлечения высокоспециализированных «рабочих» клетки для фактического ремонта. Эти белки из так называемой сети Shieldin также были недавно идентифицированы исследователями центра.
Отсутствие каркаса может привести к таким заболеваниям, как рак
Когда учёные предотвратили построение белковых лесов вокруг повреждённой ДНК, они наблюдали, как большие части соседней хромосомы быстро разрушаются. Это заставляло клетки с повреждённой ДНК пытаться восстановиться альтернативными путями, но эта стратегия часто оказывалась тщетной и усугубляла разрушение генетического материала.
По мнению исследователей, это может объяснить, почему люди, лишённые белков-каркасов, подвержены заболеваниям, вызванным нестабильной ДНК.
Исследование «Stabilization of chromatin topology safeguards genome integrity» опубликовано в журнале Nature.