Ученые раскрыли новый механизм нестабильности генома

Исследователи из NYU School of Medicine обнаружили клеточные механизмы, которые обычно вызывают хромосомные разрывы у бактерий, таких как E. coli. Результаты исследования опубликованы 18 августа в журнале Cell.

Исследование рассматривает столкновение трех основных клеточных "машин": реплисомы (комплекс для синтеза ДНК), РНК-полимеразы (фермент для синтеза РНК) и рибосомы (структура для синтеза белка). Столкновения между реплисомой и РНК-полимеразой происходят часто, так как они используют одну и ту же ДНК, но скорость реплисомы намного выше.

Ученые создали экспериментальную систему для прямого наблюдения за ко-направленными и лобовыми столкновениями реплисомы и РНК-полимеразы в живых клетках.

Ключевые выводы:

• Ко-направленные столкновения приводят к двунитевым разрывам ДНК (DSBs) или мутациям.
• Эти DSBs возникают только если реплисома сталкивается с откатившейся назад (backtracked) РНК-полимеразой.
• Откат РНК-полимеразы — это внутреннее свойство фермента от бактерий до человека.
• Сотрудничество между транслирующей рибосомой и РНК-полимеразой критически важно для стабильности генома, так как предотвращает откат.

Значение открытия:

Рибосома — главный сенсор клеточного метаболизма и стресса. Мутагенез, индуцированный стрессом (например, голоданием или антибиотиками), зависит от подверженного ошибкам ремонта DSBs. Новый механизм образования DSBs через откат РНК-полимеразы может объяснять стресс-движимую эволюцию бактерий, включая развитие устойчивости к антибиотикам.

Поскольку организация реплисом и РНК-полимеразы консервативна в эволюции, этот механизм может работать и в других организмах, потенциально объясняя некоторые случаи хромосомной хрупкости при заболеваниях человека.