Правильный способ ремонта ДНК

При решении, как исправить разрывы в ДНК, клетки стоят перед выбором между двумя основными путями репарации. Неправильный выбор может вызвать ещё больше повреждений ДНК и привести к раку.

Учёные из Института Солка обнаружили, что крошечный белок CYREN помогает клеткам выбрать правильный путь в нужное время. Это проясняет давнюю загадку о репарации ДНК и предлагает мощный инструмент для разработки лучших методов лечения рака. Работа опубликована в Nature 20 сентября 2017 года.

Наиболее серьёзные повреждения ДНК — двунитевые разрывы — могут быть исправлены одним из двух путей:

• NHEJ (негомологичное соединение концов) — быстрый, но подверженный ошибкам процесс.
• HR (гомологичная рекомбинация) — медленный, безошибочный путь.

Быстрый путь эффективно воссоединяет разорванные цепи, но при множественных разрывах может соединить не те концы. Медленный путь безошибочен, так как использует неповреждённую копию ДНК в качестве шаблона, но может работать только после того, как клетка скопировала свою генетическую информацию для деления. Учёные давно подозревали, что что-то должно сдерживать быстрый путь в этот период.

Новая работа показывает, что этим «чем-то» является микробелок CYREN. Он ингибирует быстрый путь, когда доступна копия ДНК для использования медленным путём. CYREN был обнаружен другим учёным из Солка, Аланом Сагателианом, в 2015 году среди малых белков — «коротких пептидов, кодируемых открытой рамкой считывания» (SEPs).

Исследования Сагателиана показали, что CYREN взаимодействует с главным регулятором быстрого пути — белком Ku. Чтобы определить точный характер взаимодействия, команда Карлседера использовала в качестве модели теломеры — концы хромосом, где репарация в норме подавлена, чтобы предотвратить опасные слияния.

Эксперименты на теломерах показали, что при наличии CYREN репарация после копирования ДНК не происходит, что указывает на его способность «выключать» Ku. Без CYREN быстрый путь был активен как до, так и после копирования ДНК.

Далее, с помощью молекулярных инструментов, включая CRISPR и гены флуоресцентных белков, активируемых при репарации, учёные сравнили восстановление в живых клетках с CYREN и без него. Эти эксперименты выявили, что CYREN напрямую связывается с Ku, чтобы ингибировать быстрый путь, в зависимости от:

• Времени (до или после копирования ДНК).
• Типа разрыва ДНК (например, ровный versus рваный).

Его активность может даже настраивать соотношение быстрого и медленного ремонта.

Исследование показывает, что CYREN — важный регулятор выбора пути репарации ДНК. Работа также указывает на возможность потенциального нанесения повреждений ДНК раковым клеткам и использования CYREN для предотвращения их восстановления.