Белок с двойной ролью: восстановление и мутации

Бактерии используют специализированный белок Mfd (mutation frequency decline) для быстрого и эффективного ремонта повреждений ДНК, вызванных УФ-излучением. Однако, как показала международная команда¹ учёных при участии CNRS, ENS-PSL и при поддержке Inserm, этот же белок играет и другую роль — вызывает мутации. Исследование, опубликованное в PNAS 5 апреля 2021 года, открывает новые перспективы в борьбе с устойчивостью к антибиотикам и противораковой терапии.

Основная роль Mfd: ремонт ДНК

Повреждения ДНК от УФ-лучей, как завал на железнодорожных путях, блокируют движение РНК-полимеразы — белка, считывающего информацию с ДНК. Белок Mfd «расчищает путь»: он удаляет заблокированную РНК-полимеразу и рекрутирует другие белки для восстановления ДНК, предотвращая мутации.

Вторая роль Mfd: создание мутационных «горячих точек»

Учёные из Института биологии ENS раскрыли ранее малоизвестную роль Mfd. Под воздействием стрессоров (например, антибиотика) Mfd связывается с активной РНК-полимеразой, движущейся по ДНК. Этот комплекс быстро и в больших масштабах раскручивает двойную спираль ДНК, что создаёт благоприятные условия для формирования R-петель (R-loops).

Значение открытия

• R-петли — плохо изученные структуры, являющиеся источником почти половины мутаций у бактерий.
• Доказана связь между белком Mfd и образованием R-петель, что открывает новые пути для борьбы с антибиотикорезистентностью, которая возникает из-за мутаций.
• Аналоги Mfd есть у всех ветвей жизни, и этот мутационный механизм, вероятно, универсален.
• У человека гомолог Mfd участвует в ускоренном старении и развитии устойчивости опухолей к химиотерапии. Учёные полагают, что аналогичный механизм образования R-петель может работать в раковых клетках, порождая мутации, ведущие к резистентности.