Без Dna2 гены могут "впрыгивать" в разрывы ДНК

Клетки обладают рядом механизмов для защиты целостности генома, включая процессы репарации ошибок, возникающих при репликации ДНК. Фермент Dna2 участвует в репарации ДНК, но последствия его отсутствия для хромосомной нестабильности мало изучены. Исследование, опубликованное в журнале Nature, показывает, что в отсутствие Dna2 небольшие фрагменты ДНК из разных участков генома "впрыгивают" в хромосомные разрывы. Этот новый механизм может объяснить аналогичные события, часто наблюдаемые при раке или во время диверсификации антител.

"В этом проекте мы работали с дрожжами и впервые обнаружили мутант, демонстрирующий частые вставки фрагментов ДНК в разрывы ДНК. Этому мутанту не хватает Dna2 — фермента, консервативного для всех организмов", — сказал автор-корреспондент доктор Грег Ира.

Известно, что мобильные генетические элементы (транспозоны) могут перемещаться между хромосомами. Здесь же, неожиданно, учёные обнаружили, что любой фрагмент любой хромосомы может встроиться в разрыв ДНК.

"Во время синтеза ДНК иногда могут образовываться длинные одноцепочечные фрагменты, которые в норме устраняются Dna2. В мутантах, лишённых Dna2, эти избыточно синтезированные фрагменты могут "застревать" в разрывах ДНК, вызывая нестабильность генома, что в основном негативно сказывается на клетках. Однако эти вставки также могут приводить к дупликации генов и эволюции хромосом, что может иметь положительные последствия", — пояснил первый автор доктор Ян Ю.

Исследователи также изучили происхождение фрагментов ДНК, встраивающихся в хромосомные разрывы. Они обнаружили, что небольшие гены, теломерные участки и другие вставленные последовательности происходили из разных областей генома.

"Было сообщено, что подобные вставки фрагментов ДНК часто встречаются при раке. Мы считаем, что описанный нами механизм для клеток с дефицитом Dna2, вероятно, будет наблюдаться во многих клеточных условиях, когда образуются небольшие фрагменты ДНК, которые не деградируют должным образом", — отметил доктор Ира.