Молекулярная система безопасности защищает клетки от потенциально вредоносной ДНК

Исследователи из Университета Миннесоты обнаружили в человеческих клетках молекулярную систему безопасности, которая деактивирует и разрушает чужеродную ДНК. Это открытие может привести к значительному прогрессу в технологиях генной инженерии и генной терапии.

В исследовании, опубликованном 10 января в Nature Structural and Molecular Biology, группа под руководством Реубена Харриса показала, как фермент APOBEC3A, содержащийся в иммунных клетках человека, деактивирует двуцепочечную чужеродную ДНК. Он делает это, превращая цитозины (одно из четырёх основных оснований ДНК) в урацилы (нетипичное для ДНК основание). Сохраняющиеся урацилы в ДНК приводят к мутациям, которые выводят её из строя. Затем другие ферменты разрушают чужеродную ДНК, содержащую урацилы, и удаляют её остатки из клетки.

«Учёные давно знали, что некоторые человеческие клетки поглощают ДНК лучше других, но у нас не было хорошего молекулярного объяснения. Это определённо одна из причин. Ограничение чужеродной ДНК — фундаментальный процесс, который может иметь широкие последствия для лечения различных генетических заболеваний», — говорит Реубен Харрис.

Понимание работы этого механизма позволит учёным разработать методы его контроля для создания более эффективных способов «замены» дефектных генов на здоровые. Также остаётся вопрос, почему этот механизм не затрагивает собственную ДНК клетки.

Открытие аналогичного механизма ограничения чужеродной ДНК у бактерий в 1970-х годах положило начало генной инженерии. Понимание бактериальных рестрикционных ферментов позволило использовать их для «разрезания» и «сшивания» фрагментов ДНК в терапевтических и промышленных целях.