Исследование раскрывает детали нового пути репарации ДНК
Исследователи из Университета Вандербильта обнаружили, как белок пути репарации ДНК защищает сайты повреждений, чтобы избежать мутаций и сохранить целостность генома.
"Репарация ДНК критически важна для предотвращения рака. Потеря или неэффективность репарации ДНК вызывает мутации и изменения в наших хромосомах, которые приводят к развитию рака", — сказал Дэвид Кортез, профессор биохимии.
Ранее в этом году Кортез и его коллеги сообщили о новом механизме репарации ДНК с участием белка HMCES. Теперь, в сотрудничестве с группой Брандта Айхмана, исследователи раскрыли структурные детали того, как HMCES связывается с повреждённой ДНК, чтобы защитить её от мутаций. Их результаты опубликованы в журнале Nature Structural & Molecular Biology.
Команда Кортеза ранее показала, что HMCES играет роль в репарации абазических сайтов — наиболее распространённого типа повреждений ДНК — в одноцепочечной ДНК. Абазические сайты возникают до 20 000 раз в день в клетках человека. При отсутствии HMCES клетки накапливают повреждения ДНК и имеют повышенную генетическую нестабильность.
В исследованиях под руководством постдока Карима Мохни было продемонстрировано, что HMCES связывается с абазическим сайтом и образует ДНК-белковую сшивку.
Петрия Томпсон, аспирант в лаборатории Кортеза, заинтересовалась химической природой этой сшивки. С помощью биохимических экспериментов она показала, что сшивка чрезвычайно стабильна, и разработала методы очистки больших количеств ДНК-белковой сшивки.
Затем Томпсон объединилась с Кэтрин Амидон из лаборатории Айхмана для структурных исследований.
Дуэт очистил ДНК-белковые сшивки, используя два белка: человеческий HMCES и гомологичный белок из E. coli. Амидон получила высококачественные кристаллы обоих белков, связанных с ДНК, и использовала рентгеновскую кристаллографию для определения высокоразрешающей структуры ДНК-белковой сшивки.
Тип химических связей, которые они идентифицировали между белком и абазическим сайтом, объяснил замечательную стабильность сшивки.
Структура показала, что HMCES обладает специфичностью к абазическим сайтам в одноцепочечной ДНК в местах соединений, которые возникают во время репликации — когда полимераза, копирующая ДНК, сталкивается с абазическим сайтом. Результаты подтверждают роль HMCES в защите абазических сайтов во время репликации ДНК.
"Из наших более ранних биохимических исследований мы предсказывали, что HMCES будет иметь предпочтение в связывании с такими типами абазических сайтов", — сказал Кортез. "Волнительно, что исследования структурной биологии подтвердили наши прогнозы".
Как происходит репарация абазического сайта после образования ДНК-белковой сшивки — открытый вопрос и тема будущих исследований.