Ученые выяснили, что внешняя среда и окисление — главные угрозы для ДНК
Исследование под руководством биолога Патрисии Фостер из Университета Индианы показало, что факторы внешней среды и окислительные процессы представляют наибольшую угрозу для способности организма восстанавливать повреждения собственной ДНК.
Результаты, основанные на первом комплексном анализе спонтанных мутаций во всем геноме бактерии Escherichia coli, опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Наше исследование изучило 11 ранее идентифицированных путей репарации ДНК, приводящих к спонтанным мутациям, — сказала Фостер. — Поразительным результатом стало то, что только потеря способности предотвращать или восстанавливать окислительные повреждения ДНК существенно повлияла на частоту мутаций... Все другие формы повреждений ДНК, возникающих внутри организма, не нарушали общую точность репликации ДНК в нормально растущих клетках».
Это говорит о том, что пути репарации ДНК могут существовать в основном для защиты от повреждений генома, вызванных внешними факторами.
Методология исследования
- Для исследования использовали 11 штаммов E. coli, каждый с дефектом одного из специфических путей репарации.
- Изучаемые пути можно разделить на три категории:
- Ученые применили полногеномное секвенирование для каталогизации специфических генетических изменений.
Ключевые выводы
- Мутации возникали только при нарушении путей, отвечающих за борьбу с повреждениями от окисления.
- Окисление происходит в организме в результате метаболических процессов с использованием кислорода, что приводит к образованию «свободных радикалов».
- Другие типы повреждений (от внутренних или внешних причин) не являются серьезной угрозой для нормально растущих клеток.
- Эти другие пути репарации могут становиться важными при воздействии на клетки внешних агентов (УФ-излучение, химические загрязнители, химиотерапевтические препараты вроде цисплатина) или иного стресса.
Значение и дальнейшие планы
- E. coli была выбрана потому, что пути репарации ДНК мало изменились в ходе эволюции, и результаты, вероятно, применимы к более сложным организмам, включая человека.
- Более полная картина, полученная благодаря полногеномному анализу (в отличие от предыдущих исследований, полагавшихся на «репортерные гены»), может объяснить новые результаты.
- Далее Фостер планирует изучить функции репарации ДНК в клетках, находящихся в состоянии стресса (например, при недостатке питательных веществ), что может дать более полную модель мутационных процессов в человеческих клетках, существующих в разных состояниях и средах.