Исследователи из Уппсальского университета в Швеции выяснили, как клетка восстанавливает поврежденную ДНК, используя другую ДНК в качестве шаблона.
Речь идет о гомологичной рекомбинации — типе генетической рекомбинации, во время которой происходит обмен нуклеотидными последовательностями между двумя похожими или идентичными хромосомами. Этот способ клетки чаще всего используют для устранения двух- или однонитевых повреждений ДНК.
В своем эксперименте ученые из Уппсальского университета во главе с профессором Йоханом Эльфом использовали бактерии кишечной палочки. Они вырастили клетки бактерий в микрожидкостном культуральном чипе, после чего наносили им повреждения при помощи методики CRISPR — технологии контролируемого рассечения ДНК. После этого они отслеживали молекулы белка RecA, который активируется в ответ на повреждения ДНК, с помощью флуоресцентного пигмента. Эксперимент позволил им наблюдать процесс гомологичной рекомбинации от начала до конца.
«Микрожидкостный культуральный чип позволяет нам одновременно проследить судьбу тысяч отдельных бактерий и вовремя контролировать вызванные CRISPR разрывы. Эта технология работает очень точно, почти как пара крошечных ножниц для ДНК», — рассказывает Якуб Виктор, один из авторов исследования.
Как показал эксперимент, восстановление ДНК завершается в среднем за 15 минут, а шаблон для восстановления находится примерно через девять. Ученые также обнаружили, что клетка реагирует на разрывы перегруппировкой RecA с образованием тонких нитей, охватывающих всю длину клетки.
«Клетка формирует тонкую гибкую структуру, Достаточно, чтобы любая часть нити нашла шаблон. Эта структура позволяет сократить поиск шаблона с трех до двух измерений. Наша модель предполагает, что это ключ к быстрому и успешному восстановлению ДНК», — заявляют ученые.
Команда Уппсальского университета провела свое исследование на бактериях кишечной палочки, но ученые утверждают, что процесс восстановления ДНК будет почти аналогичным для высших организмов.
«Повреждение ДНК часто происходит в нашем организме, и без способности к ее восстановлению мы были бы чрезвычайно уязвимы, например, к ультрафиолетовому излучению и с большей вероятностью заболели бы раком», — пишут исследователи. Они отмечают, что большинство онкогенов связано с репарацией ДНК, и надеются, что новые идеи могут помочь понять причины роста опухолей.
