Обнаружены внехромосомные микрокольца ДНК в клетках млекопитающих

Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл помогли идентифицировать новую форму ДНК в клетках млекопитающих. Их работа показала, что образование этих структур оставляет после себя микроделеции в различных участках генома клеток.

Что обнаружили?

Учёные обнаружили в тканях мышей, клетках мозга и человеческих клеточных линиях небольшие кольцевые молекулы ДНК — микроДНК. В отличие от ранее известных крупных внехромосомных колец ДНК, эти структуры:

• Имеют размер 200–400 пар оснований.
• Содержат уникальные, неповторяющиеся последовательности.
• Происходят из кодирующих и регуляторных областей генома.
• Существуют в ядре, не прикреплены к хромосомам.

Исследование, опубликованное 8 марта 2012 года в журнале Science, возглавляли специалисты из Университета Вирджинии. Визуальное подтверждение с помощью электронной микроскопии (ЭМ) предоставила группа Джека Д. Гриффита из UNC.

Как они образуются и в чём важность?

Образование микроДНК указывает на то, что процесс репликации ДНК иногда бывает «неаккуратным». Несмотря на системы коррекции и репарации, иногда копирование вырезает небольшие фрагменты ДНК в виде колец, оставляя в хромосомах микроделеции.

Это означает, что дочерние клетки в тканях могут получать немного разный генетический материал. Например, одни клетки гиппокампа могут иметь небольшую делецию в одной копии гена A, а другие — в гене B.

Последствия:

• Часто микроделеции «молчащие» и не влияют на работу генов.
• Однако случайным образом они могут затронуть критические области, что повлияет на функцию клетки.
• Если одна копия гена уже имеет мутацию, а вторая получает микроделецию, это может привести к проблемам.

Неожиданное открытие и перспективы

ЭМ-анализ также показал, что некоторые кольца состоят только из одной цепи ДНК вместо обычных двух.

Хотя прямая связь микроделеций с болезнями ещё не доказана, их существование создаёт предпосылки для потенциальных проблем. Исследователи предполагают, что дальнейшая работа в этой области может пролить свет на причины таких состояний, как:

• Аутизм или шизофрения (из-за нарушения работы определённых генов в мозге).
• Рак (если микроделеция инактивирует защитные гены-супрессоры опухолей).

Это открытие фундаментального механизма потери ДНК, которое может найти применение в дальнейших исследованиях, направленных на понимание конкретных заболеваний.