Ученые выяснили, как работает сигнализация о повреждении ДНК

Молекула ДНК химически нестабильна, что приводит к образованию различных повреждений (лезий). Поэтому необходимы обнаружение, сигнализация и репарация повреждений ДНК, вместе известные как ответ на повреждение ДНК. Этот процесс крайне важен, например, для обеспечения максимально возможного качества ДНК перед репликацией и делением клетки. Если поврежденная ДНК будет реплицирована, риск развития рака и других заболеваний значительно возрастает из-за мутаций.

Репарацию ДНК осуществляют ферменты, которые находят поврежденные участки и восстанавливают их до репликации. Среди них — киназа ATM (Ataxia-telangiectasia mutated), которая передает сигнал от поврежденной ДНК к клеточным репарационным системам.

Раньше считалось, что ATM распознает исключительно двухцепочечные разрывы ДНК (DSBs), которые крайне опасны, так как могут привести к потере генетической информации.

Исследователи, включая Светлану В. Хороненкову, обнаружили новую роль ATM. Их работа, опубликованная в PNAS, показала, что ATM также распознает и активируется в ответ на одноцепочечные разрывы ДНК (SSBs).

• Ежедневно в клетке образуется 15 000–20 000 эндогенных SSBs, в то время как DSBs — всего 10–20. Это подчеркивает важность сигнализации о неотремонтированных SSBs.
• В ответ на SSBs ATM самоактивируется и передает сигнал о повреждении. Это приводит к задержке репликации ДНК, давая клетке больше времени на ремонт.
• Если своевременная репарация не происходит, репликация на ДНК с SSB приводит к образованию опасных DSBs, повышая риск рака.

Мутации в гене ATM связаны с атаксией-телеангиэктазией (A-T) — редким наследственным заболеванием с симптомами в раннем детстве, приводящим к сокращению продолжительности жизни. Помимо иммунодефицита и нейродегенерации, для A-T характерны крайняя чувствительность и предрасположенность к раку.

Понимание механизма активации ATM в ответ на SSBs в будущем может помочь в разработке новых методов терапии для пациентов с A-T и схожими заболеваниями.