Как машина для ремонта ДНК, меняющая форму, борется с раком
Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и других учреждений изучили, как белковый комплекс Mre11-Rad50, отвечающий за ремонт ДНК, меняет свою форму для выполнения различных задач.
Роль комплекса
Mre11-Rad50 обнаруживает и помогает исправлять самые опасные разрывы ДНК — двунитевые, когда разрезаются обе цепи двойной спирали. Комплекс связывается с обрывками ДНК, подает сигнал, останавливающий деление клетки, и своим свойством менять форму определяет, какой путь ремонта ДНК будет запущен. Неисправленные разрывы летальны для клетки, а ошибки при ремонте могут привести к раку.
Методы исследования
Ученые модифицировали белковый комплекс, чтобы повлиять на отдельные его активности, и изучили последствия с помощью структурной биологии, биохимии и геномных инструментов. Ключевые эксперименты проводились на синхротроне Advanced Light Source (ALS) на линии SYBILS, которая позволяет получать атомные изображения структуры белков и наблюдать их преобразования.
Ключевые открытия
- В исследовании в Molecular Cell: Ученые создали два ингибитора, блокирующих способность Mre11 разрезать ДНК. Тесты на человеческих клетках показали, что Mre11 делает разрез вдали от места разрыва и затем движется к нему, а не начинает с самого конца, как считалось ранее. Такой механизм инициирует высокоточный путь ремонта — гомологичную рекомбинацию.
- В исследовании в EMBO Journal: Ученые
создали мутации в субъединице Rad50, влияющие на ее связывание с АТФ
(источником энергии для движений комплекса). Мутации либо замедляли,
либо ускоряли гидролиз АТФ.
- Замедление гидролиза (состояние, связанное с АТФ) заставляло комплекс выбирать низкоточный путь ремонта — негомологичное соединение концов.
- Ускорение гидролиза смещало выбор в сторону высокоточного пути — гомологичной рекомбинации.
Значение
Такой «снизу вверх» подход — от конкретного белкового механизма к влиянию на весь организм — поможет создать прогностическую модель работы Mre11-Rad50. Это может направить разработку более эффективных методов борьбы с раком и генной терапии.