Ученые Токийского столичного университета раскрыли механизм регенерации ДНК, которая происходит путем гомологичной рекомбинации с участием белка RecA. Результаты исследования, опубликованного в журнале Nucleic Acids Research, помогут определить факторы, нарушающие этот процесс и приводящие к таким заболеваниям, как рак молочной железы.
Гомологичная рекомбинация представляет собой наиболее широко используемый клетками способ восстановления поврежденной ДНК, имеющей разрыв в одной или сразу в двух цепях. При этом для восстановления используется неповрежденная копия ДНК, находящейся в гомологичной хромосоме. Сначала происходит удаление (резекция) одного из разорванных концов, а затем белок RecA встраивает свисающую часть цепи в другую хромосому, после чего утерянная часть цепи достраивается. При этом хромосомы также могут обмениваться генетическим материалом.
Видео дня
Исследователи протестировали две различные модели, как происходит гомологичная рекомбинация с участием RecA. В одной из них RecA раскручивает участок неповрежденной двойной цепи во время поиска подходящего участка для встраивания конца поврежденной цепи. Во второй раскручивание происходит только тогда, когда встраивание уже произошло.
Tokyo Metropolitan University / phys.org
Tokyo Metropolitan University / phys.orgВ ходе экспериментов ученые использовали мутантную форму RecA, которая не может раскручивать спираль, а затем наблюдали, как сильно она влияет на разные стадии гомологичной рекомбинации. Оказалось, что мутантная форма успешно распознает гомологичный участок, но неспособна сформировать D-петлю — промежуточной структуры ДНК, состоящей из трех цепочек и требующей раскручивание спирали. Такой результат подтверждает вторую модель рекомбинации.
Нарушение этого механизма лежит в основе высокой заболеваемости раком молочной железы у пациентов с наследственными дефектами генов BRCA1 и BRCA2. Они кодируют белки, играющие важную роль в устранении повреждений ДНК, и отвечают за правильное взаимодействие между одноцепочечной ДНК и RAD51 — человеческой версией белка RecA.
