Техно новости и обзоры

  • Главная
  • Карта сайта

16

Май

Как клетка ремонтирует «архивную» ДНК

Чтобы устранить повреждения в неактивной ДНК, клетка временно освобождает её от белковой упаковки, давая возможность сигнальному ферменту увидеть дефекты в ДНК-цепях.

Разнообразные повреждения в ДНК могли бы сильно испортить нам (да и вообще всем живым существам) жизнь, если бы не целый комплекс молекулярных машин, занимающихся её починкой, или репарацией. Если вдруг одна или сразу две цепочки ДНК разорвутся, или какой-то нуклеотид окажется заменён на другой, который будет некомплементарным своему напарнику, или нуклеотиды окажутся сшиты вместе, то на этом участке появится «ремонтная бригада»: группа белков, которые развернут повреждённый фрагмент ДНК, вырежут ущербный кусок и вставят на его место специально синтезированную «заплатку».

Такие мутации происходят постоянно: из-за ультрафиолета, из-за ионизирующей радиации, из-за окислительного стресса, из-за каких-то вредных веществ, которые попали в организм, наконец, из-за погрешностей в работе других молекулярных машин — тех, которые выполняют репликацию ДНК. Не будь репарирующих систем, спасу бы нам не было от болезней; считается, что львиная доля онкологических заболеваний начинается с поломки репарирующих машин, которые перестают замечать повреждения в ДНК.

Системы репарации изучены довольно подробно, однако есть нюанс — то, что мы знаем о починке ДНК, относится к событиям, которые происходят на развёрнутой цепи, там, где синтезируется РНК. Когда клетке оказывается нужен какой-то белок, участок ДНК-спирали с геном белка расплетается, чтобы по одной из нитей могла «проехать» РНК-полимераза — фермент, делающий РНК-копию с ДНК — а потом уже эта копия отправляется к рибосомам, которые синтезируют собственно молекулу белка. Если полимераза натыкается на ошибку в нити ДНК, с которой работает, она сигнализирует репарирующим системам. Но повреждения в другой, комплементарной, цепи она не заметит.

Не будем забывать также о том, что в клетке ведь активна далеко не вся ДНК — в том смысле, что, какой бы они ни была, ей просто не нужны все имеющиеся у неё сотни и тысячи генов. В разные периоды жизни клеточные функции меняются, да и сами клетки предназначены для разных вещей: странно было бы требовать от фибробластов соединительной ткани, чтобы в них работали гены, необходимые нейронам для постройки синапсов. Поэтому куски ДНК с ненужными генами хранятся в запакованном виде в своеобразном архиве, в комплексе с белками гистонами.

Как известно, ДНК необычайно длинна, и чтобы она как-то поместилась в клетку, она сложным образом компактизуется вместе белками в хромосомы. Начальный этап компактизации — формирование нуклеосом: кусочек ДНК наматывается на белковую катушку; в таком виде он занимает мало места и одновременно недоступен для белков транскрипции. Однако от повреждений ДНК в нуклеосомах не защищена. Но если, к примеру, клетка вздумает делиться (а стволовые клетки, например, делятся постоянно), то она начнёт удваивать — реплицировать — всю ДНК, и начнутся проблемы, когда реплицирующий аппарат наткнётся на повреждения, которые были скрыты в нуклеосомах.

Было бы странно, если б у клетки не было инструментов для лечения такой «архивной» ДНК. Сотрудникам лаборатории Василия Студитского в Московском государственном университете удалось узнать, как это происходит. В статье в Science Advances авторы сообщают, что, хотя разрывы в ДНК могут случаться в тех участках, что скрыты в «катушке»-нуклеосоме, их всё равно каким-то образом чувствует фермент РНК-полимераза, которая, как мы помним, работает с открытой ДНК. Несмотря на плотную упаковку, нити нуклеосомной ДНК образуют петли (причём появление таких петель, очевидно, связано с переупаковкой ДНК в нуклеосомы после её временного освобождения из них — например, для того, чтобы дать возможность прочитать понадобившийся в какой-то момент ген). РНК-полимераза может ползать по освобождённым нитям, и, когда она чувствует, что с ДНК что-то не то, что есть разрыв, она даёт сигнал репарирующим машинам. Удивительно же то, что фермент чувствует повреждения, которые находятся у него «за спиной»; исследователи полагают, что из-за повреждения впереди лежащая ДНК принимает такую пространственную форму, которая останавливает полимеразу и заставляет её «задуматься».

Эксперименты проводились в пробирке, в искусственно собранной системе из гистонов, ДНК, в которую можно было вносить повреждения в специально предназначенные для этого участки, и фермента РНК-полимеразы. Естественно, результаты теперь нужно будет подтвердить в опытах с живыми клетками, однако уже сейчас можно говорить о том, что появилось новое направление в исследованиях репарации ДНК. Ну, а практическое значение таких работ очевидно: чем больше мы узнаем о репарирующих молекулярных системах, тем лучше будем понимать, как нам защититься от разнообразных мутационных болезней.

Возможно заинтересует:

  • Поповкин: у РФ осталось 3-4 года на реформу космической отрасли
  • News Corp и Microsoft объединятся против Google
  • Углеродные нанотрубки увеличивают рост растительных культур
  • Предложена теория обогрева планет тёмной материей
  • К чему приведёт социализация интернета?

Свежие записи

  • Поповкин: у РФ осталось 3-4 года на реформу космической отрасли
  • News Corp и Microsoft объединятся против Google
  • Углеродные нанотрубки увеличивают рост растительных культур
  • Предложена теория обогрева планет тёмной материей
  • К чему приведёт социализация интернета?

Архивы

  • Март 2023
  • Февраль 2023
  • Январь 2023
  • Декабрь 2022
  • Ноябрь 2022
  • Октябрь 2022
  • Сентябрь 2022
  • Август 2022
  • Июль 2022
  • Июнь 2022
  • Май 2022
  • Апрель 2022
  • Март 2022
  • Февраль 2022

Последние записи

  • Поповкин: у РФ осталось 3-4 года на реформу космической отрасли
  • News Corp и Microsoft объединятся против Google
  • Углеродные нанотрубки увеличивают рост растительных культур
  • Предложена теория обогрева планет тёмной материей
  • К чему приведёт социализация интернета?
  • Охота в глобальном масштабе: Похолодание от вымирания
  • Поиск и участие в тендерах
  • Дельфины страдают от кессонной болезни
  • Meizu 16s на новых живых фото за считанные часы до премьеры
  • Смартфоны Google Pixel 3a и Pixel 3a XL представлены официально
  • Случайные записи

    • На качественном изображении смартфон Google Pixel 3a очень похож на обычный Pixel 3
    • Meizu 16s на новых живых фото за считанные часы до премьеры
    • Почему Вселенная продолжает расширяться?
    • Смартфон LG V50 ThinQ с двумя экранами и поддержкой 5G выйдет 10 мая
    • Xiaomi Mi Mix 2 получил официальную Android 9.0 Pie с очередным обновлением прошивки
    • Android можно использовать для управления умным домом
    • США опробывают оружие для «быстрого глобального удара»
Все права защищены © 2022 Техно новости и обзоры.