МАДРІД, 6 (EUROPA PRESS)

відкривають

Група дослідників на чолі з Василем М. Студицьким, професором Державного університету імені Ломоносова в Москві, Росія, відкрила новий механізм відновлення ДНК, який відкриває нові перспективи для лікування та профілактики нейродегенеративних захворювань, як описано в статті у "Наукових досягненнях". Молекула ДНК хімічно нестабільна, утворюючи пошкодження ДНК різної природи, тому необхідно виявляти пошкодження, сигнали та відновлення ДНК, відомі як відповідь на пошкодження ДНК.

РЕМОНТ ДНК

"У вищих організмів ДНК приєднується до білків у комплексах, які називаються нуклеосомою. Кожні приблизно 200 пар основ вони організують у нуклеосоми, що складаються з восьми білків гістонів, які, подібно нитці в котушці, скручують подвійну спіраль ДНК, яка скручується в дві перекручені петлі. Частина поверхні спіралі ДНК прихована, оскільки вона взаємодіє з гістонами. Таким чином формується весь наш геном, за винятком областей, де інформація, яку він зараз читає, "пояснює провідний дослідник Василь М. Студицький, завідувач лабораторії регуляції транскрипції та реплікації біологічного факультету Московського державного університету імені Ломоносова.

Щільна упаковка дозволяє молекулі ДНК довжиною близько двох метрів вміститися в ядро ​​мікроскопічної клітини, але робить важливі поверхні ДНК недоступними для відновлення ферментів, білків, які управляють "ремонтом" регіонів.. Пошкодження ДНК, якщо їх не відновити, призводить до накопичення мутацій, загибелі клітин та розвитку різних захворювань, включаючи нейродегенеративні, таких як хвороба Альцгеймера.

Команда під керівництвом Студицького дослідила механізм виявлення одноланцюгових розривів ДНК, при яких зв'язок між нуклеотидами в ланцюзі втрачається в місцях, де ДНК зв'язується з гістонами. Відомо, що для синтезу білка використовується інформація, записана в генетичному коді, яку можна уявити як інструкцію з його складання, де триплети нуклеотидів збігаються з певними амінокислотами, повинен вийти з ядра в цитоплазму клітини.

Довга тонка нитка ДНК упакована в ядро ​​і може порватися на виході. З іншого боку, його не можна пожертвувати, оскільки ядерна ДНК клітини присутня лише у двох копіях, тому, коли необхідно синтезувати конкретний білок, невелика область ДНК розмотується, дві нитки від'єднуються, і інформація про структура білка з однією з ланцюгів ДНК записана у вигляді РНК, одноланцюгової молекули. Молекула мРНК, яка служить шаблоном для виробництва білка, синтезується за принципом комплементарності: кожна пара нуклеотидів відповідає іншій.

Під час транскрипції інформації (її перезапису в РНК) РНК ферменту полімерази збираються в ланцюзі ДНК і зупиняються, коли виявляють розрив. Після застою РНК-полімераза викликає каскад реакцій, змушуючи відновні ферменти зв’язуватися з пошкодженою ділянкою. У той же час РНК-полімераза не може виявити розриви, наявні в іншому ланцюзі ДНК.

"Однак ми показали не в клітині, а in vitro, що відновлення розривів іншого ланцюга ДНК, який" прихований "в нуклеосомі, все ще можливий. Згідно з нашою гіпотезою, це відбувається через утворення петель невеликої спеціальної ДНК в нуклеосомі, хоча зазвичай ДНК дуже щільно обертається навколо спіральної котушки ", за словами Василя М. Студицького.

"Петлі утворюються, коли ДНК звивається назад до нуклеосоми разом з полімеразою. РНК-полімераза може" повзати "вздовж петель ДНК майже так само добре, як і в ділянках ДНК, що не містять гістонів, але коли зупиняється біля місць розриву ДНК," панікує ", розв'язуючи каскад реакцій, які починають "ремонт" ДНК ", - детально він розповідає.

Під час експерименту в ДНК були введені спеціальні ділянки, де одноланцюговий розрив можна ввести шляхом додавання специфічних ферментів у пробірку. Далі вивчали одну нуклеосому, транскрибовану однією молекулою РНК. У цій модельній системі, яка була розроблена в 2002 році тією ж групою вчених, гістони були зібрані в молекулі з точністю до нуклеотиду.

Спеціально вводячи розриви в точних місцях ДНК, дослідники вивчали вплив розривів на прогресування РНК-полімерази. Виявилося, що лише в нуклеосомах, а не в безгістоновій ДНК, фермент зупинився, коли розрив був в іншому ланцюгу ДНК. Було досить важко зрозуміти механізм, який дозволив йому помітити пошкодження "задньої частини" РНК-полімерази, ніби у нього "очі в потилиці".

Аналіз розривів у різних положеннях дозволив припустити, що застій РНК-полімерази викликаний утворенням петлі, яка блокує рух ферменту. Результати відкривають новий напрямок для досліджень на тему відновлення ДНК.

"Ми показали, що утворення петель, які зупиняють полімеразу, залежить від її контактів з гістонами. Якщо вони стануть більш міцними, на додаток до підвищення ефективності утворення петель і ймовірності ремонту, в свою чергу, ризик Якщо ці контакти дестабілізуються, смерть уражених клітин може бути запрограмована за допомогою спеціальних методів введення ліків ", - робить висновок Василь Студицький.