Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова, под руководством профессора Василия Студитского, вместе со своими зарубежными коллегами открыли новый механизм починки ДНК, который открывает новые перспективы для лечения ряда тяжелых заболеваний. Статья, рассказывающая об открытии, опубликована в научном журнале Science Advances. В нашем же распоряжении оказался пресс-релиз МГУ с кратким изложением результатов исследования.
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — чрезвычайно длинная и сложная молекула, которая постоянно находится в движении, управляя синтезом в клетках самых различных белков. Неудивительно, что нить ДНК нередко рвется. Соответственно, существует несколько механизмов, которые обеспечивают починку (репарацию) поврежденных участков. Ученым из МГУ, судя по всему, удалось открыть новый механизм такого рода.
Он используется при одноцепочечных разрывах — когда теряется связь между нуклеотидами только одной из цепей (спиральная нить ДНК, как известно, состоит из двух цепочек) в тех местах, где ДНК связана с белками-гистонами. Гистоны «наматывают» ДНК на себя, как нитку на катушку, и таким образом упаковывают ее в компактное тело, называемое нуклеосомой. Все это происходит в пределах одной хромосомы.
Когда нужно синтезировать какой-либо белок, небольшой участок нуклеосомы раскручивается, цепи в нем размыкаются друг с другом и по одной из них «едет» фермент РНК-полимераза. В процессе движения этот фермент создает транскрипцию, т.е. переписывает информацию о структуре белка (закодированную в виде троек нуклеотидов, каждый из которых соответствует определенной аминокислоте) на рибонуклеиновую кислоту (РНК), на базе которой потом и синтезируется белок. Когда РНК-полимераза доходит до разрыва в цепочке ДНК, она останавливается и запускает механизм репарации.
До сих пор считалось, что вторая цепочка ДНК, по-прежнему упакованная в нуклеосоме, таким образом исправлена не может. Однако теперь оказалось, что это не так.
«Мы доказали (пока еще не в клетке, а в пробирке, in vitro), что репарация разрывов в другой цепи ДНК, "спрятанных" в нуклеосоме, все-таки возможна. По нашему предположению, это происходит благодаря образованию специальных небольших петель ДНК на нуклеосоме, хотя в норме нить намотана на гистонную "катушку" очень плотно, — рассказал Василий Студитский, — Они возникают, когда ДНК накручивается обратно на нуклеосому вместе с полимеразой. РНК-полимераза может "ездить" по таким петлям ДНК, как и на свободном от гистонов участке, и, останавливаясь рядом с местами разрывов ДНК, "поднимать панику", запуская каскад реакций для начала "ремонтных работ"».
Ученые из МГУ поставили эксперимент, введя в ДНК участки, которые можно легко разорвать искусственно, добавляя в пробирку специальные ферменты. После этого из ДНК создавалась нуклеосома и запускался процесс транскрипции. В результате РНК-полимераза останавливалась даже у тех разрывов, которые присутствовали на второй цепочке, а не на той, с которой она считывала информацию. Также было показано, что в формировании петель, останавливающих полимеразу, участвуют ее контакты с гистонами.
Это открытие открывает новые возможности в лечении ряда тяжелых заболеваний, в том числе онкологических и наследственных, так как некоторые из них связаны как раз с разрывами в ДНК. Укрепляя контакты РНК-полимеразы с гистонами, можно увеличивать вероятность образования микропетель и, следовательно, репарации. Правда, разработка и тестирование лекарств, действующих по этому принципу, займет немало времени, оговариваются ученые.
