Столкновения при репликации и транскрипции ДНК способствуют мутагенезу

Молекулярные машинерии, осуществляющие репликацию (копирование) ДНК и транскрипцию (синтез mRNA), движутся по одной и той же двойной спирали ДНК. Иногда они движутся в одном направлении, а иногда — навстречу друг другу. Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора и Университета Висконсина установили, что эти столкновения могут значительно способствовать мутагенезу. Результаты опубликованы в Nature.

Учёные разработали лабораторный анализ для обнаружения широкого спектра мутаций в определённом гене у бактерии Bacillus subtilis. В одних бактериях ген был встроен так, чтобы репликация и транскрипция шли в одном направлении, в других — чтобы процессы сталкивались «лоб в лоб».

Ключевые результаты:

• Частота мутаций была выше, когда пути репликации и транскрипции были ориентированы на лобовое столкновение, по сравнению с движением в одном направлении.
• Большинство мутаций, вызванных конфликтами репликации и транскрипции, представляли собой вставки/делеции или замены в промоторной области гена — участке, контролирующем экспрессию гена.

«Люди в основном изучали мутации в кодирующей белок последовательности ДНК, но в этой работе мы обнаружили, что промотор, регуляторный элемент экспрессии генов, очень подвержен мутагенезу, и эта уязвимость усиливается при лобовой транскрипции и репликации ДНК», — заявил ведущий автор доктор Цзюэ Д. Ван.

Мутации в промоторе могут усиливать, ослаблять или полностью «выключать» производство белков, что влияет на здоровье организма. Идентифицированный механизм мутагенеза потенциально может вносить вклад в изменения экспрессии генов в масштабах всего генома — от бактерий до человека.