Как «прыгающие гены» проникают в ДНК во время деления клетки
Вирусы используют генетический аппарат клеток человека для копирования себя, оставляя в геноме фрагменты — «транспозируемые элементы». Большинство из них со временем «замолчали», но один тип, длинные диспергированные ядерные элементы 1 (LINE-1), всё ещё способен перемещаться по геному, как ретровирус.
LINE-1 сначала копируется в молекулу RNA, которая затем снова превращается в DNA, встраиваясь в новое место генома. Благодаря этому 500 000 повторов LINE-1 составляют «ошеломляющие» 20% человеческого генома. Эти «прыжки» могут вызывать неврологические заболевания, рак и старение, если элемент встроится в важный ген или вызовет воспалительный иммунный ответ.
Новое исследование в Science Advances показывает, что LINE-1 проникает в ядро клетки (где хранится DNA) в краткие моменты, когда ядерная оболочка разрушается во время деления клетки (митоза).
Команда обнаружила, что RNA LINE-1 связывается с одним из кодируемых им белков, ORF1p. Этот белок может связываться с RNA, DNA и с самим собой, образуя мультимеры. Когда молекул ORF1p накапливается достаточно, они формируют кластеры — конденсаты из сотен молекул, которые обволакивают RNA LINE-1.
Эти конденсаты прочно прикрепляются к DNA и остаются связанными с ней, пока ядро не восстановится после деления. Упакованный в конденсаты, LINE-1 избегает клеточных защитных механизмов, которые обычно блокируют проникновение крупных частиц (например, вирусов) в ядро во время митоза.
Конденсаты также действуют как «транспортное средство», доставляя RNA LINE-1 к определённым участкам DNA, богатым основаниями аденином (A) и тимином (T), куда ретротранспозон предпочитает встраиваться.
«Наше исследование даёт ключевое представление о том, как генетический элемент, составляющий большую часть человеческой DNA, успешно вторгается в ядро, чтобы копировать себя», — говорит ведущий автор Лиам Дж. Холт.
Эти данные о точных механизмах встраивания LINE-1 закладывают основу для разработки будущих терапий, направленных на предотвращение его репликации.