ДНК-нити часто «шевелятся» в процессе генетического репарации
Новое исследование учёных из Университета Рокфеллера показывает, что покачивание нитей ДНК является распространённой частью процесса репарации в клетках млекопитающих. Исследование под руководством Титии де Ланге было описано 5 ноября в журнале Cell.
«Эта работа показывает, что увеличение физической подвижности нитей ДНК происходит внутри клеток млекопитающих каждый раз, когда в ДНК возникает разрыв», — говорит де Ланге. Эти разрывы — и последующее увеличение подвижности ДНК — могут возникать в результате проблем во время репликации ДНК, химиотерапии и других причин.
Открытие механизма
В 2008 году команда де Ланге впервые обнаружила этот процесс в теломерах — защитных концах хромосом. Впоследствии исследователи определили клеточные структуры, участвующие в увеличении подвижности ДНК после повреждения:
- Белок, встроенный в ядерную оболочку (барьер, окружающий хромосомы).
- Микротрубочки — динамичные структуры в цитоплазме, которые могут взаимодействовать с ядерной оболочкой, посылая сигнал для увеличения подвижности повреждённой ДНК.
Эксперименты подтвердили универсальность механизма: когда учёные удаляли белок ядерной оболочки или добавляли препараты, ингибирующие микротрубочки, подвижность двунитевых разрывов ДНК по всему геному снижалась.
Значение для медицины
Исследователи предполагают, что увеличение подвижности может служить «запасным механизмом» репарации, повышая шансы разорванных концов найти друг друга.
Однако этот процесс становится опасным при множественных разрывах ДНК (например, после химиотерапии). Подвижность концов может привести к слипанию фрагментов разных хромосом, образуя «хромосомы-монстры», которые убивают клетку. На этом принципе основано действие новых препаратов — ингибиторов PARP, используемых для лечения некоторых форм рака молочной железы и яичников.
Открытие роли микротрубочек указывает на потенциальную проблему: комбинация ингибиторов PARP с другим распространённым химиотерапевтическим агентом Таксолом (паклитакселом), который нарушает функцию микротрубочек, может снизить эффективность лечения. Без микротрубочек повреждённые концы ДНК менее подвижны и реже образуют летальные «хромосомы-монстры».
«Хотя мы исследуем фундаментальную биологическую проблему — как клетки репарируют повреждения ДНК — наши открытия имеют потенциальные последствия для клинической практики», — заключает де Ланге.