Подтверждена модель репарации ДНК спустя 26 лет

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе подтвердили ключевую идею о восстановлении хромосом, спустя более четверти века после её первоначального предложения. Это открытие важно для учёных, изучающих репарацию ДНК — жизненно важный процесс для предотвращения рака и врождённых дефектов.

Малгосия Бжимек и её коллеги показали, что структура ДНК, называемая двойным соединением Холлидея, может образовываться, когда соматические клетки восстанавливают разорванную хромосому в процессе гомологичной рекомбинации. Исследование опубликовано в журнале Nature.

"26 лет мы предполагали, что двойные соединения Холлидея являются промежуточными продуктами репарации разрывов ДНК, но идентифицировать эти структуры в клетках до сих пор было невозможно. Теперь у нас есть мощный новый инструмент для изучения этой области", — сказал Нил Хантер, старший автор статьи.

Соединения Холлидея образуются, когда разорванная хромосома использует соответствующую ДНК другой хромосомы в качестве матрицы для репарации. При взаимодействии двух хромосом образуются четырёхцепочечные X-образные структуры — соединения Холлидея, которые могут разрешаться двумя путями: через кроссинговер (обмен участками между хромосомами) или через восстановление исходных цепей.

Помимо идентификации неуловимых двойных соединений Холлидея, исследователи также обнаружили разительные различия в разных типах клеток:

• В клетках, проходящих мейоз (половое деление), много двойных соединений Холлидея и много кроссинговеров.
• В клетках, делящихся митозом, двойные соединения Холлидея при репарации хромосом образуются редко, и кроссинговеры столь же редки.

В мейозе кроссинговеры лежат в основе процесса: они обеспечивают соединение родительских хромосом, что необходимо для их правильного расхождения. Без этих связей образуются половые клетки с аномальным числом хромосом.

В митозе гомологичная рекомбинация помогает устранять разрывы, возникающие при репликации ДНК. Путь с образованием двойного соединения Холлидея является второстепенным, поскольку с большей вероятностью приводит к кроссинговеру, а кроссинговеры могут вызывать генетические изменения, ведущие к раку.

Работа поддержана Национальными институтами здоровья (NIH) и Медицинским институтом Говарда Хьюза.