Движение ДНК связано с её ответом на повреждения и способностью к самовосстановлению
Исследователи из Университета Индианы обнаружили, что движение хроматина — материала, из которого состоит ДНК, — может способствовать эффективному восстановлению повреждений ДНК в ядре человеческой клетки. Это открытие может улучшить диагностику и лечение рака. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Повреждения ДНК естественным образом происходят в организме, и большинство из них клетка может восстановить. Однако неудачный ремонт может привести к раку.
«ДНК в ядре всегда движется, она не статична. Движение её высокоупорядоченного комплекса, хроматина, напрямую влияет на восстановление ДНК», — пояснил Цзин Лю, доцент кафедры физики. — «В дрожжах исследования показали, что повреждение ДНК усиливает движение хроматина, а его высокая подвижность, в свою очередь, способствует репарации. Однако в человеческих клетках эта взаимосвязь сложнее».
Лю и его коллеги обнаружили, что хроматин в месте повреждения ДНК движется значительно быстрее, чем в неповреждённых участках. Также выяснилось, что хроматин в ядре движется не хаотично, а согласованно, как группа, на короткие расстояния.
Исследователи также получили доказательства, что повреждение ДНК может влиять на это групповое движение, снижая его согласованность. Эти данные указывают, что движение хроматина находится под строгим контролем при повреждении ДНК. Это важно для предотвращения вредных контактов повреждённой ДНК и повышения точности и эффективности её ремонта.
«Наши результаты раскрывают фундаментальную роль движения хроматина в ответе на повреждение ДНК и её восстановлении», — сказал Лю. — «Это может помочь понять механизм репарации в человеческих клетках и возникновения рака. Практически эти данные можно использовать как метрику для оценки реакции на различные противораковые препараты. Мы можем тестировать лекарства, чтобы увидеть, можно ли изменить движение хроматина для улучшения репарации ДНК».
Для этого исследования команде пришлось разработать вычислительные инструменты для анализа огромных массивов данных (до терабайта). Совместно с IT-службами университета они создали Scalable Data Archive для высокодинамичных клеточных изображений, который централизует хранение, передачу и обработку данных.
В будущем исследователи планируют изучить движение отдельных молекул ДНК, различия между индивидуальной и групповой динамикой и их изменения в ответ на повреждения, а также движение ДНК в конкретных генах, более уязвимых к повреждениям.