Учёные обнаружили новый механизм активации "молчащих" генов в клетках

Исследователи из Онкологического центра Фокс Чейз открыли новый механизм, который клетки организма используют для включения "заглушённых" генов. Этот процесс критически важен для предотвращения развития рака, что указывает на возможность создания новых методов терапии, направленных на специфические изменения, лежащие в основе болезни. Результаты будут опубликованы онлайн в журнале Cell 30 июня 2011 года.

Изучаемый процесс называется метилированием — клетка химически "метит" гены, чтобы их выключить. Конкретно, ген "заглушается" путём добавления химического соединения, известного как метильная группа; без этой группы ген остаётся активным.

Как объясняет Альфонсо Беллакоса, доктор медицины и философии, это представляет большой интерес для науки, поскольку метилирование — ключевая часть нормальной регуляции генов. Однако когда оно "выключает" гены, которые в норме подавляют опухоли, результатом становится рак. Некоторые противораковые препараты работают именно через деметилирование, то есть удаление метильных групп с ДНК. Но такие лекарства действуют неспецифически, что вызывает побочные эффекты.

Учёные давно исследуют, как клетка добавляет метильные группы, чтобы заглушить гены, но процесс деметилирования оставался менее понятным. Предполагалось, что он происходит лишь пассивно, например, при репликации ДНК.

Теперь команда Беллакосы представила первые прямые доказательства, что деметилирование может быть активным процессом, контролируемым специфическим белком, а также намеки на то, как на него можно воздействовать прицельно.

Исследователи обнаружили, что белок TDG (тимин-ДНК-гликозилаза), известный своей ролью в репарации ДНК, также отвечает за удаление метильных групп. Исследования на мышах с неактивным TDG показали, что этот ген необходим для выживания. У невыживших эмбрионов метилирование было нарушено: гены, которые в норме должны были быть деметилированы, оставались "заглушёнными".

Для деметилирования ДНК TDG нуждается во втором белке, отмечает Беллакоса. Это открывает путь к разработке терапий, которая могла бы направлять этот механизм на включение конкретных противораковых генов. "Поскольку мы теперь знаем, что существуют белки, активно влияющие на деметилирование, мы можем представить новый тип терапии рака, которая деметилирует специфические гены. Это была бы более точная и целенаправленная терапия".

Также важно открытие, что клетка использует инструменты, обычно занятые репарацией ДНК, для совершенно иной цели — обратного включения генов через деметилирование. "Это совершенно новая концепция — у репарации ДНК есть эта дополнительная функция".

Помимо рака, эти знания могут быть применены и к другим заболеваниям, связанным с нарушением метилирования. Однако учёный предупреждает, что способы направлять терапию на конкретные гены ещё не разработаны, поэтому практическая польза от этого открытия появится лишь через годы. "Это фундаментальное исследование, раскрывающее процесс включения и выключения генов. До полного использования этих знаний могут пройти годы. Но мы к этому придём".