Форма спирали ДНК оказалась так же важна, как и её последовательность

Механизм связывания с ДНК хорошо изученного белка Polycomb, жизненно важного для деления клеток и эмбриогенеза, наконец расшифрован. Это замечательное открытие, поскольку оно доказывает, что форма ДНК не менее важна для связывания белка, чем её нуклеотидная последовательность. Роль формы ДНК ранее не была продемонстрирована столь явно. Исследователи из Университета Радбауда опубликуют свои результаты 28 мая в научном журнале Nature Genetics.

Помимо классической интерпретации, согласно которой функция ДНК определяется её кодом («последовательностью букв»), уже несколько лет известно, что форма спирали ДНК также может играть роль. «Мы сейчас можем прочитать, что написано в геноме человека, но понять механизмы — непростая задача», — говорит профессор молекулярной биологии развития Герт Ян Венстра. «Концепция, что форма спирали также участвует в функционировании ДНК, — это интересный новый взгляд. Это может привести к пониманию её работы в целом и того, как белки могут связываться с ДНК в определённых местах».

Изученный белковый комплекс Polycomb состоит из группы белков, жизненно важных для деления клеток: связываясь с ДНК с помощью белка MTF2, он выключает специфические гены, определяющие скорость деления клеток. Помимо исключительной важности для правильного развития эмбрионов, мутации Polycomb также играют значительную роль в развитии различных типов рака в более позднем возрасте.

Практика новой формы биологии

Открытие механизмов связывания Polycomb с ДНК — один из первых конкретных примеров, когда форма ДНК играет для функционирования белка более важную роль, чем код, содержащийся в ДНК. Оказывается, белок может связываться со спиралью ДНК, только если та относительно раскручена. Венстра: «Поскольку ДНК-связывающий белок не связывается со специфической последовательностью в ДНК, найти его рабочий механизм обычными методами исследований было сложно». Этот механизм активно искали многие специалисты в течение последних двадцати лет.

Исследователям удалось вывести рабочую модель с помощью алгоритма. «Мы никогда не смогли бы найти этот механизм без использования огромного массива данных, полученных от людей, мышей, рыбок данио и лягушек», — говорит Саймон ван Херинген. По словам учёных, это новый способ практиковать биологию. Ван Херинген: «Без этого вида исследований, машинного обучения, эта научная область не смогла бы продвинуться намного дальше».

Стимул для генетики и онкологических исследований

По словам Венстры, их открытие даст импульс исследованиям формы ДНК: «Существует много других белков, механизмы которых мы до конца не понимаем: многие из них также играют значительную роль в развитии рака».

Последующие исследования в сотрудничестве с Radboudumc и другими медицинскими учёными должны дать дополнительное представление о точной роли Polycomb в развитии рака и потенциале для новых методов лечения.