Мутация, нарушающая репарацию ДНК, вероятно, способствует развитию анемии Фанкони
Молекулярные машины, которые ежедневно "расстегивают" двойную спираль ДНК в наших клетках, иногда "заедают", как молния. Результат может быть летальным.
В исследовании, опубликованном в Molecular Cell, учёные из Университета Рокфеллера показали, как ранее не охарактеризованный белок, связанный с вызывающим рак расстройством — анемией Фанкони, может участвовать в "починке" таких "застрявших молний" в наших генах. Когда две цепи ДНК остаются сцепленными, они не могут реплицироваться или производить необходимые транскрипты.
Эта точка сцепления — одна из самых смертоносных генетических опасностей, называемая межцепочечной сшивкой (inter-strand crosslink). Она угрожает средней клетке примерно 10 раз в день.
«Ремонт межцепочечной сшивки — очень сложный процесс, — говорит Агата Смогожевска, руководившая исследованием. — В нём задействовано множество игроков, и если они работают неправильно, последствия могут быть ужасными».
Известно, что 13 белков участвуют в пути репарации анемии Фанкони, который исправляет межцепочечные сшивки. Повреждение любого из них приводит к анемии Фанкони — расстройству, вызывающему, среди прочего, недостаточность костного мозга, лейкемию, другие виды рака и аномалии развития.
В поисках других белков, которые могут играть роль в болезни, команда разработала тест для скрининга тысяч генов на предмет их возможного участия в репарации повреждений ДНК. Используя обширную библиотеку малых шпилечных РНК (small hairpin RNAs), способных "заглушать" гены, учёные "выключили" каждый из более чем 32 000 человеческих белков в клетках in vitro. Затем они обработали дефектные клетки молекулой, вызывающей сшивки, чтобы проверить, ухудшает ли отсутствие белка способность клеток выживать после повреждения.
Тесты сократили список до 2000 генов. После дополнительных анализов и изучения доменной архитектуры белков-кандидатов исследователи обнаружили один особенно интересный ген, названный ими FAN1. У него было два свойства, указывающих на важность для репарации ДНК:
- Одна область гена кодировала нуклеазу — фермент, разрезающий нуклеиновые кислоты.
- Ген также имел домен UBZ, который обычно связывается с белками, модифицированными убиквитином. Эта модификация очень распространена при ответе на повреждение ДНК и необходима при репарации сшивок.
Чтобы подтвердить роль FAN1, команда пометила ген флуоресцентным белком. При повреждении ДНК лазером или молекулой, индуцирующей сшивки, FAN1 скапливался в местах повреждения. Мутация в домене UBZ гена делала его бесполезным, что указывает на важность взаимодействия с убиквитинированными белками пути Фанкони для восстановительной способности. Как и предполагалось, нуклеазный домен FAN1 мог разрезать ДНК, что необходимо для "починки".
Версии этого гена присутствуют у организмов от дрожжей до мух и человека, что указывает на его фундаментальную роль в механизме репарации ДНК. Результаты делают FAN1 сильным кандидатом для добавления к списку из 13 известных мутаций, нарушающих ответ на повреждение ДНК у пациентов с анемией Фанкони. Поскольку он также ассоциирован с группой генов, предрасполагающих женщин к раку молочной железы, исследователи рекомендуют изучить его возможную роль и в этом заболевании.