Присоединяйтесь к нам

Здоровье

Двойные разрывы в ДНК клетка ремонтирует не очень аккуратно

Опубликовано

Фото к новости

Репликативная вилка, образующаяся на ДНК при обычной репликации (фото Visuals Unlimited / Corbis).Чтобы восстановить оторвавшиеся от ДНК куски, клетка использует особый вариант репликации, во время которого ДНК многократно «обогащается» мутациями.

Когда в хромосоме происходит двунитевой разрыв ДНК или выпадение из нее крупного куска, будь то из-за окислительного стресса, каких-то иных агрессивных метаболитов, радиации и т. п., клетка может исправить повреждение с помощью ДНК другой хромосомы из пары. Исследователи из Технологического института штата Джорджия (США), заметившие, что во время такого ремонта появляется необычайное количество мутаций, попробовали узнать, почему так происходит.

В итоге Анна Малкова и Кирилл Лобачев вместе со своими сотрудниками обнаружили, что ремонт поврежденной ДНК происходит с помощью своеобразного варианта репликации, или удвоения, ДНК, которого раньше у эукариот никогда не наблюдалось.

При обычной репликации на ДНК образуется Y-образная структура, или вилка репликации: материнская молекула ДНК расплетается, и на каждой из ее цепей строится новая цепь, комплементарная материнской. По ходу дела точка ветвления движется по ДНК, оставляя за собой удлиняющиеся «ветви». В результате получаются две двойные цепи ДНК, в которых одна осталась от старой молекулы, а другая синтезирована на ней заново.

При ликвидации двунитевого разрыва перед клеткой стоит похожая задача — достроить на целом шаблоне то, что оторвалось. Для этого концы поврежденной молекулы связываются с целой ДНК, и каждый из концов — с соответствующей цепью целой молекулы: чтобы определить место в шаблоне, с которого нужно начать ремонт в ущербной ДНК. Но для этого цепи в ДНК-шаблоне должны быть расплетены. В результате образуется структура, которая напоминает не вилку, а пузырь или глаз, — локальное расхождение цепей ДНК, которое будет двигаться по ДНК по мере достройки оторвавшегося участка. Вот так и восстанавливаются сотни тысяч нуклеотидных оснований.

Такой пузырь репликации, повторим, у эукариот раньше не видели, да и сейчас его заметили лишь благодаря уникальному оборудованию, позволявшему замораживать клетки дрожжей на разных этапах этого молекулярного процесса, чтобы его можно было рассмотреть повнимательнее. Суть в том, что именно сам «пузырь» движется по ДНК. Этот механизм ремонта двунитевых разрывов используется у неделящихся клеток (которых в нашем организме, например, большинство), и может быть причиной довольно серьезных заболеваний. Как пишут исследователи в Nature, в ходе процесса длинные фрагменты цепей ДНК надолго остаются одни, без пары, и это провоцирует в них множество мутаций. Другие же механизмы репарации, которые отвечают за быстрое обнаружение погрешностей в ДНК, на такие мутации не реагируют, и они остаются в молекуле.

Таким образом, ликвидируя крайне опасный разрыв в ДНК, клетка одновременно создает множество новых мутаций, которые могут быть как полезными с точки зрения эволюции, так и довольно опасными, если вспомнить про рак.

Подготовлено по материалам Технологического института штата Джорджия. Иллюстрация на заставке принадлежит Shutterstock.

Продолжить чтение
Нажмите, чтобы прокомментировать

Прокомментировать

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *