Впервые снят процесс подготовки одиночных нитей ДНК к репарации

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе впервые в реальном времени наблюдали, как одиночные нити ДНК подготавливаются к ремонту. Работа, опубликованная в журнале Nature, важна для понимания причин возникновения рака молочной железы.

Для ремонта разрыва двойной спирали ДНК одиночная нить должна найти свою комплементарную последовательность на противоположной нити. Сначала эта нить должна быть покрыта белком RecA (у человека — Rad51). Именно этот белок помогает ей найти "иголку в стоге сена".

В новом исследовании аспирант Джейсон Белл использовал технологию, разработанную в лаборатории Стивена Ковальчиковски, чтобы визуализировать индивидуальные нити бактериальной ДНК в процессе покрытия белком RecA. Изучение этого процесса даёт понимание роли белков-медиаторов, которые его облегчают. У людей одним из таких медиаторов является белок BRCA2, мутации в котором сильно связаны с риском рака молочной железы.

Учёные наблюдали в реальном времени, как молекулы RecA вытесняют другой белок, связывающий одноцепочечную ДНК, и затем распространяются в обоих направлениях, пока вся нить не будет покрыта.

Оказалось, что процесс должен начаться с присоединения к ДНК двух молекул RecA. Затем одиночные молекулы RecA могут добавляться с любого конца, подобно бусинам на нитке.

Неожиданностью стало то, что в отсутствие медиаторов процесс оказался относительно медленным. Покрытие одной нити заняло около 30 минут — дольше, чем время цикла деления клетки E. coli.

Белки-медиаторы критически важны для контроля скорости сборки RecA на одноцепочечной ДНК. Слишком медленная сборка приведёт к неправильному ремонту разрывов, а слишком быстрая — к связыванию коротких фрагментов ДНК, которые возникают при нормальной репликации. Процесс должен работать только с ДНК, которая действительно повреждена.

"Я уверен, что BRCA2 работает таким же образом", — отметил Ковальчиковски.