Молекулярный пластырь для ремонта ДНК

Клетки постоянно сталкиваются с повреждениями ДНК, например, из-за воздействия УФ-лучей на кожу, химических побочных продуктов при потреблении сахара нервными клетками или работы иммунных клеток против бактерий. Если эти повреждения не исправить или исправить плохо, они могут инициировать образование опухолей. К счастью, клетки развили сложную контрольную систему для коррекции таких аномалий ДНК. Ули Расс и Нико Тома из FMI вместе с коллегами из Женевского университета (UNIGE) обнаружили ключевую роль белка Rif1 в защите, стабилизации и репарации повреждённой ДНК. Исследование, опубликованное в журнале Nature Structural & Molecular Biology, раскрывает функцию поддержания целостности ДНК, которая, вероятно, присутствует у всех эукариот, поскольку область Rif1, обеспечивающая формирование защитной оболочки вокруг повреждений, схожа у человека и дрожжей.

Многофункциональный белок

Клетки выработали сложную систему репарации ежедневно возникающих разрывов ДНК. В неё входят патрулирующие белки, молекулы-сигнализаторы и ферменты, исправляющие повреждения. Группы Николя Тома и Ульриха Расса из FMI, а также группа Дэвида Шора из UNIGE изучают белок Rif1. Rif1 участвует во многих процессах, включая репликацию и репарацию ДНК. Некоторые функции этого белка, присутствующего и у человека, и у дрожжей, различаются у разных организмов, а другие остаются схожими. Причина этого была неясна.

Учёные исследовали молекулярную структуру Rif1. «Этот белок состоит из функциональных элементов, которые различаются в зависимости от вида, что может объяснять разнообразие его активностей. Но есть и общая часть, функция которой до сих пор была неизвестна», — говорит Стефано Маттарокки, соавтор исследования из женевской группы.

Универсальный ремонтный модуль

Изучив 3D-структуру этой общей области, биологи обнаружили, что она непосредственно участвует в защите и репарации повреждённой ДНК. «Эта область Rif1 связывается с повреждёнными цепями, а затем рекрутирует другие молекулы Rif1, которые собираются, формируя защитную оболочку вокруг ослабленного сегмента», — отмечает Джулия Райнерт, соавтор из базельской группы.

Этот молекулярный пластырь контролирует доступ репарационных ферментов к защищённым цепям, ограничивая при этом доступ ферментов, ответственных за деградацию концов повреждённой ДНК. Все эукариоты, то есть организмы, чьи клетки имеют ядро, по-видимому, используют оболочку, формируемую Rif1, поскольку защитная область этого белка схожа у человека и дрожжей.

Исследование раскрыло молекулярный механизм, позволяющий Rif1 сохранять целостность генома. Результаты способствуют лучшему пониманию того, как клетки избегают накопления повреждений ДНК, которое в противном случае привело бы к старению, гибели клеток или раку.