Фермент исправляет более миллиона ошибок при репликации ДНК

Ученые из Института генетики и молекулярной медицины (IGMM) Совета по медицинским исследованиям (MRC) при Эдинбургском университете обнаружили фермент, который исправляет самую распространенную ошибку в ДНК млекопитающих.

Эта ошибка — включение отдельных фрагментов РНК в последовательность ДНК. Исследователи выяснили, что это происходит более миллиона раз в каждой делящейся клетке. Результаты, опубликованные в журнале Cell, указывают на то, что фермент RNase H2 играет ключевую роль в важном механизме репарации ДНК, необходимом для защиты человеческого генома.

При каждом делении клетка сначала создает точную копию всего своего генетического материала — генома. В ходе этого процесса, называемого репликацией ДНК, целостность генетического кода обеспечивается клеточными механизмами «корректуры» и проверки ошибок.

Однако иногда в генетический код вкрадываются ошибки, которые, если их не исправить, могут привести к генетическим заболеваниям или раку. Случайное включение РНК — одна из таких ошибок. Отдельные строительные блоки РНК (рибонуклеотиды) очень похожи на те, из которых состоит ДНК, однако они гораздо менее стабильны. Если они остаются в составе ДНК, это вызывает вредные разрывы двойной спирали. Такие разрывы часто встречаются в раковых клетках.

Исследователи сделали это открытие, изучая редкое детское аутоиммунное заболевание — синдром Айкарди-Гутьерса, который вызывается мутациями в генах RNase H2. Это заболевание приводит к воспалению мозга вскоре после рождения и может быть смертельным в первые годы жизни.

Чтобы подробнее изучить это состояние, ученые «выключили» один из генов RNase H2 у мышей. Они обнаружили, что без этого фермента в развивающихся эмбрионах мышей накапливалось более 1 000 000 отдельных встроенных фрагментов РНК в геноме каждой клетки, что приводило к нестабильности их ДНК.

Доктор Эндрю Джексон из MRC IGMM, руководивший исследованием, сказал:

«Самое удивительное, что, работая над пониманием редкого генетического заболевания, мы обнаружили самую распространенную ошибку репликации ДНК, которую мы даже не собирались искать! Еще более удивительно, что один-единственный фермент так важен для исправления более миллиона ошибок в ДНК каждой клетки, чтобы защитить целостность всего нашего генетического кода».

Профессор Ник Хасти, директор MRC IGMM, добавил:

«Это исследование — прекрасный пример совместной работы клиницистов и ученых-лаборантов над общей целью — улучшением нашего понимания здоровья и болезней человека».