ДНК-полимеразы совершают больше ошибок в условиях микрогравитации

Ученые из Университета Куинс провели эксперимент на борту самолета, выполняющего параболические полеты («рвотная комета»), чтобы проверить, насколько точно ферменты копируют ДНК в условиях невесомости. Этот вопрос крайне важен для здоровья астронавтов в длительных космических миссиях.

«ДНК-полимеразы — это ключевые ферменты, которые копируют и репарируют ДНК. Мы показали, что ДНК-полимеразы, полученные из бактерии E. coli, совершают значительно больше ошибок в условиях микрогравитации», — заявил ведущий автор Аарон Розенштейн.

Основные результаты исследования, опубликованного в Frontiers in Cell and Developmental Biology:

• Повышенная частота ошибок: В условиях микрогравитации частота однонуклеотидных замен (например, когда тимин (T) спаривается с аденином (A)) была на 10–140% выше, чем в земных условиях.
• Разные типы мутаций: Аналогичное увеличение частоты наблюдалось для всех видов парных замен нуклеотидов (A, C, G, T), а также для случайных делеций или вставок одного-трех нуклеотидов.
• Роль коррекции: Точность копирования зависела от наличия у фермента «корректирующей» (proofreading) функции. Версия фермента с инактивированной коррекцией имела примерно на 50% большую частоту замен.

Контекст и значение:

• В космосе ДНК и так повреждается сильнее из-за космической радиации. Новые данные показывают, что естественный механизм репликации ДНК также становится менее точным в невесомости.
• Сочетание повышенного повреждения ДНК и сниженной точности ее копирования может увеличить риск мутаций и, как следствие, таких последствий, как рак или преждевременное старение у астронавтов.
• «Наши результаты подчеркивают важность создания космических кораблей с искусственной гравитацией (например, вращающихся), чтобы предотвратить эти негативные эффекты», — заключила соавтор работы профессор Вирджиния К. Уокер.