Учёные выяснили, как движение ДНК в ядре способствует её репарации

Исследователи из Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера обнаружили механизмы, контролирующие движение ДНК в ядре. Они установили, что ДНК с двуцепочечными разрывами движется активнее неповреждённой, что обеспечивает правильное восстановление повреждений.

Бесперебойный ремонт двуцепочечных разрывов требует, чтобы повреждённая ДНК нашла гомологичную последовательность, которая может служить матрицей для починки. Усиленное движение в ядре, по-видимому, облегчает этот поиск. Поскольку неправильно восстановленные разрывы могут вызывать вредные транслокации, ведущие к раку, этот механизм важен для поддержания целостности клетки.

Механизм движения хроматина

Используя количественную флуоресцентную микроскопию отдельных генетических локусов в живых клетках дрожжей, команда Сьюзан Гассер исследовала требования к движению хроматина. Они обнаружили, что движение ДНК может происходить независимо от элонгации транскрипции, но зависит от крупных АТФаз, ремоделирующих хроматин при активации транскрипции.

«Локализованное связывание хроматин-ремоделирующей АТФазы, а именно INO80, с определённым генетическим локусом увеличивало объём ядра, который помеченный локус мог исследовать, и это полностью зависело от АТФазной активности комплекса», — комментирует Гассер.

Движение и репарация разрывов

В ходе второго исследования постдок Венсан Дион оценил подвижность сайт-специфического двуцепочечного разрыва. Повреждённый локус двигался быстрее и был менее ограничен, чем тот же неповреждённый локус, исследуя почти половину объёма ядра за считанные минуты.

Были идентифицированы белки, необходимые для усиления движения:

• Белки ремоделирования хроматина (субъединица INO80)
• Белки, критичные для гомологичной рекомбинации (Rad51 и Rad54)
• Медиаторы ответа на повреждение (Mec1 и Rad9)

«Эти результаты предполагают, что движение хроматина способствует лимитирующей стадии гомологичной рекомбинации — поиску гомологии, — комментирует Дион. — С другой стороны, чрезмерное движение может привести к беспорядочной рекомбинации с эктопическими последовательностями и вызвать вредные транслокации, ведущие к раку. Мы также обнаружили, что существуют механизмы, сдерживающие движение хроматина, если только не требуется общегеномный поиск».