Исследование показывает высокую специфичность действия ферментов при исправлении двуцепочечных разрывов ДНК
Наши клетки постоянно делятся, и в процессе этого молекула ДНК — наш генетический код — иногда повреждается. Разрыв обеих цепочек ДНК считается особенно опасным, так как может привести к перестройкам генома, характерным для раковых клеток.
Исследование, опубликованное 18 июня в журнале Nature Communications, проливает свет на процесс репарации двуцепочечных разрывов, называемый гомологичной рекомбинацией. Учёные выяснили, что среди множества механизмов, запускающих этот процесс, каждый существенно отличается.
Ключевое открытие: Гомологичная рекомбинация инициируется процессом резекции концов ДНК, когда одна из двух цепей ДНК в месте разрыва "подрезается" специальными ферментами. Хотя было известно, что задействовано несколько таких ферментов, их точная роль оставалась загадкой.
"Наше исследование значимо, потому что показывает: кажущаяся избыточность ферментов — очень наивное представление", — отмечает старший автор Патрик Сунг.
Специфичность вместо избыточности: Исследование показало, что пути резекции ДНК высокоспецифичны. Каждый фермент-резектаза настроен на работу с определённым типом сложного разрыва. Учёные сравнили это с набором инструментов у механика: выбор зависит от конкретной поломки.
Важность модели: В отличие от большинства исследований в этой области, команда изучала сложные разрывы — двуцепочечные разрывы в сочетании с другими повреждениями ДНК поблизости. Такие повреждения более релевантны с физиологической точки зрения.
Последствия для онкологии
Понимание этих фундаментальных механизмов может привести к улучшению методов лечения рака.
"Терапевтические последствия для онкологии огромны", — говорит соавтор Сандип Бурма.
Это особенно актуально в связи с появлением нового типа лучевой терапии — углерод-ионной терапии. Она более точно нацелена на опухоли, но с большей вероятностью вызывает именно тот сложный тип повреждений ДНК, который изучался в этой работе. Понимание того, как конкретные ферменты репарируют сложные повреждения, может привести к стратегиям, повышающим эффективность терапии.
Исследование частично финансируется NASA, так как аналогичные сложные разрывы ДНК индуцируются космической радиацией. Это делает работу значимой не только для терапии рака, но и для оценки рисков онкологических заболеваний, связанных с освоением космоса.