|
Опубликованы результаты, которые навсегда изменят представление о взаимодействии между экспрессией генов, репликацией ДНК и предупреждением ее повреждения. Повреждения ДНК, если не держать их под постоянным контролем, могут привести ко многим проблемам, включая рак. Исследователи показали, что процесс репликации сопряжен с еще большим риском, чем предполагалось ранее.
Модель цепочек ДНК. Повреждения ДНК, если не держать их под постоянным контролем, могут привести ко многим проблемам, включая рак. Исследование показало, что процесс репликации ДНК сопряжен с еще большим риском, чем предполагалось ранее. (Credit: iStockphoto/Martin McCarthy)
«Посмотрим на ДНК как на двунаправленный железнодорожный путь с двумя типами поездов: большим и быстрым с восемью вагонами, следующим через всю страну, и маленьким и медленным с двумя вагонами, местного значения. При движении большой поезд – реплисома ДНК – ответственна за копирование ДНК, например, когда клетка готовится к делению. Маленький поезд – РНК-полимераза – тоже совершает свое путешествие, экспрессируя гены, составляющие последовательность ДНК», - объясняет профессор биологической химии Школы химии Университета Ноттингема (University of Nottingham) Панос Соултанас (Panos Soultanas).
Так же как и с поездами, столкновение перемещающихся вдоль цепочки ДНК белков может быть катастрофичным, и это является одной из причин того, почему часто используемые области ДНК особенно склонны к повреждениям. До сих пор считалось, что только лобовые столкновения между реплисомой и РНК-полимеразой могут приводить к значительному повреждению ДНК. Исследование английских ученых показывает, что столкновения между большим и маленьким поездами, идущими в одном направлении, могут быть столь же опасны, и, следовательно, проблема областей с высоким уровнем использования усугубляется.
Работа опубликована в журнале Nature.
Профессор Университета Ноттингема Панос Соултанас (Panos Soultanas). (Фото: greekschoolnottingham.co.uk)
«До сих пор мы думали, что если быстрый и медленный поезда-белки сталкиваются, следуя в одном направлении, то более быстрый поезд репликации ДНК просто замедляет свое движение и следует позади более медленного поезда экспрессии гена, пока тот не закончит свою работу и не отойдет в сторону. Наше новое исследование показывает, что это совсем не так, и в действительности они сталкиваются довольно часто, приводя к тому, что, по аналогии, мы можем описать как крупное крушение!» - продолжает профессор Соултанас.
Когда реплисома отрывается от ДНК (падает с рельсов), появляются другие белки – называемые белками перезапуска репликации (restart replication proteins), – которые приходят на помощь, чтобы вернуть ее на рельсы. Хотя и обеспечивая продолжение репликации ДНК, потенциально это может увеличить риск ошибок в процессе копирования, особенно если белки перезапуска репликации работают со сбоями. В некоторых случаях такие ошибки могут приводить к проблемам, например, если они вызывают генетическую неисправность, ведущую к развитию рака.
Описывая то, что происходит с реплисомой в областях ДНК, где множество молекул РНК-полимеразы работают над экспрессией генов с высокой степенью использования, профессор Соултанас говорит: «Теперь мы понимаем, что, когда по трассе движется много медленных поездов, находящихся близко друг к другу, быстрый поезд сталкивается с огромным препятствием и любая неудача в преодолении этих областей может легко привести к серьезным ошибкам. Таким образом, механизмы перезапуска репликации играют жизненно важную роль в обеспечении точного копирования генетического материала».
Столкновение между реплисомой ДНК и РНК-полимеразой, идущими в одном направлении, может привести к катастрофе, и, следовательно, механизмы перезапуска репликации играют жизненно важную роль в обеспечении точного копирования генетического материала (Фото:nottingham.ac.uk)
«Это интересные новости и отличное достижение. Биологические науки как дисциплины уникальны, так как обладают набором ключевых идей, инструментов, технологий и процессов, применимых к широчайшему кругу вопросов. Взаимодействие между экспрессией генов, репликацией ДНК и предотвращением ее повреждения – пример именно такого биологического принципа, и поэтому этот результат может оказать влияние на все исследования BBSRC и за его пределами», - комментирует результаты работы исполнительный директор Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), Великобритания, профессор Дуглас Келл (Douglas Kell).
Исследование финансировалось BBSRC и Wellcome Trust.
По материалам
Collisions of Protein Machines Cause DNA Replication Derailment
Аннотация к статье Co-directional replication–transcription conflicts lead to replication restart
Related Articles: |
