Новые данные о репарации ДНК
Исследователи из лаборатории Джеймса Хабера в Университете Брандейса детально описали процессы репарации ДНК в статье для журнала Nature.
Хромосомы подвергаются репарации ДНК для исправления повреждений генетического кода, вызванных ошибками копирования или внешними факторами (радиация, токсины). Большинство повреждений точно восстанавливается, но некоторые приводят к постоянным ошибкам (мутациям, перестройкам хромосом), которые могут вызывать болезни, включая рак. Особенно опасны двунитевые разрывы ДНК (DSB), разрывающие хромосому.
Работу провели постдок Ранджит Ананд, техник Аннет Бич и аспирант-физик Кевин Ли. Они изучали репарацию двунитевого разрыва в клетках дрожжей.
При DSB клетка должна «залатать» разрыв, сопоставив концы разорванной хромосомы с похожими последовательностями ДНК на интактной хромосоме; интактные последовательности служат матрицей для репарации путём копирования ДНК. Для этого клетка должна найти другую хромосому с похожими последовательностями.
Это сложная задача. Хромосомы состоят из пар оснований — гуанина и цитозина или аденина и тимина (G с C, A с T). Конец разорванной хромосомы должен быть сравнён с миллионами возможных коротких участков ДНК, чтобы найти хромосому с такой же последовательностью пар оснований. Поиск опосредуется белком RAD51, который способствует сопоставлению разорванного конца с потенциальными донорскими последовательностями.
Ключевой вопрос: насколько точным должно быть совпадение? Оказалось, репарация возможна, даже если каждое шестое основание в участке длиной около 100 оснований отличается. Предыдущие исследования RAD51 in vitro предполагали гораздо более строгие требования к совпадению.
Эта терпимость к несовпадениям удивила учёных. Процесс «допускает несовпадения во время репарации», — говорит Ананд, ныне инженер-организмов в Ginkgo Bioworks.
Было и другое важное открытие. Считалось, что ошибки спаривания (например, аденин с цитозином) исправляются белками репарации неспаренных оснований, такими как MSH2 или MSH6, где цитозин удаляется и заменяется на правильно спаренный тимин. Вместо этого Хабер и его коллеги обнаружили, что функцию корректуры выполняет фермент ДНК-полимераза дельта.