Теломеры похожи на хрупкие участки ДНК и требуют осторожного обращения

Исследователи из Рокфеллеровского университета обнаружили, что теломеры — повторяющиеся последовательности ДНК на концах линейных хромосом — имеют собственную уязвимость. Они напоминают нестабильные участки генома, называемые хрупкими сайтами, где репликация ДНК может останавливаться и идти неправильно.

  • Сходство с хрупкими сайтами: Работа под руководством Титии де Ланге и первого автора Агнела Сфеира показала поразительное сходство теломер с обычными хрупкими сайтами (у человека их 80, многие связаны с раком). Без защитного белка теломеры вели себя как такие сайты, разрываясь на фрагменты.
  • Ключевая роль белка TRF1: Белок TRF1, открытый де Ланге в 1995 году и входящий в шестибелковый комплекс шельтерин, оказался решением проблемы. Он обеспечивает беспрепятственное прохождение репликационной вилки через теломеры.
  • Механизм действия: Теломерная ДНК с её повторяющейся последовательностью может формировать необычные структуры во время репликации. Данные исследования свидетельствуют, что TRF1 привлекает два других белка, которые устраняют эти «структурные помехи», подобно тому, как убирают неровности на дороге.
  • Экспериментальное подтверждение: Используя условный нокаут у мышей и технику SMARD (впервые применённую для теломер), учёные увидели, что в отсутствие TRF1 репликационная вилка надолго останавливается в теломерах.

Это открытие представляет третью фундаментальную проблему теломер, решённую наукой:

  1. Проблема укорочения (решается ферментом теломеразой, 1985 г.).
  2. Проблема защиты концов (решается комплексом шельтерин).
  3. Проблема репликации (решается белком TRF1).

Исследование также закладывает основу для изучения обычных хрупких сайтов по всему геному, поскольку теломеры, в отличие от них, имеют известную последовательность.

Публикация: Cell 138(1): 90—103 (10 июля 2009)
«Mammalian Telomeres Resemble Fragile Sites and Require TRF1 for Efficient Replication»
Agnel Sfeir, Settapong T. Kosiyatrakul, Dirk Hockemeyer, Sheila L. MacRae, Jan Karlseder, Carl L. Schildkraut and Titia de Lange