Учёные достигли нового понимания процесса эксцизионной репарации нуклеотидов

Эксцизионная репарация нуклеотидов (NER) — это главный консервативный путь репарации ДНК, устраняющий различные типы повреждений в геноме, например, вызванные ультрафиолетовым излучением и факторами окружающей среды. Дисфункция этого пути может быть губительна для здоровья человека. Например, люди с дефектами NER страдают пигментной ксеродермой — заболеванием, характеризующимся крайней предрасположенностью к раку кожи, вызванному солнцем, из-за неспособности репарировать УФ-повреждённую ДНК.

Хотя NER таким образом противодействует образованию рака, она также важна для противоопухолевой терапии. Многие противоопухолевые агенты, такие как цисплатин, индуцируют повреждения ДНК, которые могут быть устранены с помощью NER. В этом контексте NER представляет собой мишень для лекарств, интересную для улучшения результатов терапии рака. На молекулярном уровне NER — это высоко сложная и динамичная молекулярная машина, включающая более 30 белков, которые собираются в местах повреждений ДНК, чтобы вырезать повреждение и заменить его интактной ДНК. Этот процесс направляется белково-белковыми и белково-ДНК взаимодействиями.

Команда исследователей под руководством заместителя директора Орландо Д. Шерера и аспиранта Ким Михён из Центра геномной целостности Института фундаментальных наук в Южной Корее исследовала эти взаимодействия. Команда обнаружила, что два ключевых белка в NER, а именно белок пигментной ксеродермы A (XPA) и белок репликации A (RPA), необходимы для организации преинцизионного комплекса в NER.

Эти два белка, XPA и RPA, отвечают за организацию комплекса NER после того, как он обнаружил повреждение в ДНК. В настоящем исследовании сравнивались мутантные варианты этих двух белков, чтобы изучить, как они вступают в ключевое взаимодействие для пути NER. В частности, было обнаружено, что два интерфейса взаимодействия между XPA и RPA критически важны для NER и выполняют в этом пути различные роли. Взаимодействие XPA с RPA32 имеет решающее значение для первоначальной ассоциации XPA с повреждением ДНК, тогда как взаимодействие между XPA и RPA70 важно для завершения NER.

Интегративные структурные исследования комплекса XPA–RPA–ДНК показали, как взаимодействия двух белков формируют комплекс NER и запускают вырезание повреждения. Взаимодействие XPA и RPA32 происходит на периферии комплекса, где оно облегчает первоначальную сборку белков в месте повреждения. Взаимодействие между XPA и RPA70 расположено в сердцевине комплекса NER и заставляет ДНК принимать U-образную форму. Это позволяет двум переходам одноцепочечная/двухцепочечная ДНК оказаться в непосредственной близости, что даёт возможность комплексу NER сделать разрезы в ДНК для удаления повреждения.

Шерер заявил, что их «исследование раскрыло удивительно новую модель комплекса NER и того, как взаимодействие между XPA и RPA формирует его архитектуру. Нарушение взаимодействия между XPA и RPA ингибирует NER, и наше исследование предоставляет план того, как это взаимодействие может быть нацелено малыми молекулами для улучшения терапии рака. Мы продолжаем проводить последующие исследования вместе с нашим давним соавтором по этому проекту, профессором Уолтером Чазином из Университета Вандербильта».

Это исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.