Клетки могут читать повреждённую ДНК без пропусков

Учёные показали, что клеточный механизм чтения ДНК может "пробегать" определённые виды повреждений, не пропуская "буквы" в генетическом "тексте". Исследования, проведённые на бактериях, указывают на новый механизм, который может позволить бактериям развивать устойчивость к антибиотикам.

Результаты опубликованы на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences. Старший автор — Пол Доч, PhD, профессор биохимии и радиационной онкологии в Медицинской школе Университета Эмори.

Вместе с Дочем аспирантка Шерил Клаусон исследовала способность РНК-полимеразы (фермента, который транскрибирует, или создаёт РНК на основе ДНК) работать с повреждёнными матрицами ДНК.

• В экспериментах в пробирке, когда фермент натыкался на разрыв или пробел в ДНК, он продолжал чтение, но пропускал буквы напротив повреждённого участка.
• В клетках РНК-полимераза вставляет случайную букву (предпочитая A) напротив разрыва.

"Мы были удивлены, обнаружив, что транскрипционный механизм просто проезжает прямо по повреждённому участку", — говорит Доч. — "Это показывает, что если клетка инициирует, но не завершает репарацию, это всё равно может привести к мутагенезу".

Клаусон разработала чувствительный метод обнаружения такого чтения, используя ген фермента светлячка, который производит светящиеся химические вещества. Полноценный фермент образуется только если РНК-полимераза обходит повреждение ДНК без пропусков.

Эксперименты проводились на бактериях с отключёнными некоторыми системами репарации ДНК, что имитирует ситуацию, когда нормальные механизмы восстановления перегружены (например, радиацией).

Кроме того, с помощью антибиотика новобиоцина в бактериях была остановлена репликация ДНК, чтобы смоделировать среду с ограниченным ростом.

"Наша способность наблюдать транскрипционный мутагенез в условиях, ограничивающих рост, важна, — отмечает Доч. — В окружающей среде бактерии не постоянно окружены богатой смесью питательных веществ, как в лаборатории".

"Поскольку эта работа указывает на простой механизм, с помощью которого бактерии могут вырваться из сред с ограниченным ростом, она имеет важные последствия для того, как патогенные микроорганизмы могут приобретать устойчивость к антибиотикам".

Следующим этапом исследований станет проверка, может ли транскрипционный мутагенез напрямую приводить к антибиотикорезистентности у бактерий и других микроорганизмов.