Разгадка тайны репарации генов: учёные обнаружили исключение из правил биологии

Около 15 лет назад профессор Дейл Рамсден (UNC Lineberger) и его студент обнаружили в учебнике научную загадку. Было указано, что белок, участвующий в репарации серьёзных разрывов генетического кода, добавляет ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту). Однако были и намёки, что in vitro он может добавлять и РНК (рибонуклеиновую кислоту), что казалось маловероятным в живых клетках, так как РНК обычно выступает лишь переносчиком информации от ДНК к механизму синтеза белков.

"Казалось бы, при репарации генетического кода должна добавляться только ДНК — это основа центральной догмы молекулярной биологии", — отметил Рамсден.

Теперь лаборатория Рамсдена опубликовала в журнале Science исследование, показывающее, что в живых клетках этот белок (полимераза, участвующая в репарации и репликации) чаще всего добавляет именно РНК при исправлении двуцепочечных разрывов ДНК.

Репарация двуцепочечных разрывов ДНК с помощью РНК как "карты выхода из тюрьмы"

Исследователи изучали репарацию двуцепочечных разрывов ДНК методом негомологичного соединения концов — критически важный процесс, сбои в котором могут приводить к раку.

Оказалось, что полимераза "латает" разрыв, вставляя в брешь генетического кода РНК. До 65% репарационных событий по механизму негомологичного соединения концов используют РНК.

Использование РНК действует как "карта выхода из тюрьмы": это позволяет клетке обойти другие проблемы, которые в ином случае помешали бы успешному восстановлению ДНК. Альтернативой был бы отказ от репарации, ведущий к значительно большим ошибкам.

Применение открытия и методы исследования

Исследование также описывает процесс после вставки РНК и его роль, например, в создании разнообразия белых кровяных телец.

Сделать это открытие позволили технологические достижения, включая возможность визуализировать процесс репарации почти в реальном времени, до того как РНК в ходе ремонта будет заменена на ДНК.

Учёные полагают, что их открытие может найти применение в онкологии. Например, можно повысить чувствительность раковых клеток к лучевой терапии, блокируя этот тип репарации. Если помешать вставке РНК в разрыв, повреждённые облучением раковые клетки погибнут.