07.06.2019
Стресс – вот главный виновник многочисленных мутаций при синтезе РНК. Это выяснили российские биологи и описали механизм, предотвращающий изменение генома. Что в будущем может пролить свет на природу некоторых наследственных заболеваний. Исследование проходило в рамках проекта «Молекулярные механизмы синтетической летальности гипертермии и ингибиторов PIKK-кина». А его результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.
Исследовался процесс считывания рибосомных генов. Для этого сотрудники Института биологии гена РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова подвергали культуры раковых и нормальных клеток человека несильному гипотоническому стрессу, при котором объем клетки увеличивается в результате поступления воды внутрь.
«Мы выяснили, что при гипотоническом стрессе в участках активно-транскрибирующихся рибосомных генов формируются аномальные структуры — “R-петли”», — рассказал один из авторов статьи Омар Кантидзе, руководитель проекта, доктор биологических наук, заведующий лабораторией стабильности генома Института биологии гена РАН.
Как правило, R-петли появляются из-за нарушения нормального процесса транскрипции. Они представляют собой гибриды ДНК и РНК. А когда клетки подвергаются стрессу, вероятность возникновения таких ошибок повышается. R-петли очень опасны. Поскольку они вызывают разрывы в ДНК и, как следствие, провоцируют геномную нестабильность. В процессе в организме возникает множество мутаций, которые могут привести к разным заболеваниям. В том числе, онкологическим.
Одновременно авторы исследования нашли механизм защиты от формирования этих структур и описали его. В условиях гипотонического шока белок-«доктор» TopBP1 распознает R-петли и активирует специальный фермент, подавляющий транскрипцию рибосомных генов. В результате чего мутации перестают накапливаться в клетке. Кроме того, ученые предположили, что своеобразной платформой для сборки белка-«доктора» и выработки фермента служит белок Treacle, без которого этот защитный механизм просто не работает. Мутации в этом белке вызывают синдром Тричера Коллинза. То есть, врожденную черепно-лицевую деформацию. Этот недуг встречается у одного из 50 000 младенцев и характеризуется эффектом «затонувшего» лица (крупный нос, маленькие губы и подбородок, в отдельных случаях — волчья пасть).
«Мы впервые описали механизм подавления транскрипции рибосомных генов при стрессе. Результаты работы расширяют наше понимание функциональной значимости белка Treacle и его роли в клеточном ответе на неблагоприятные факторы. Мы надеемся, что изучение этих молекулярных механизмов поможет в понимании природы, а возможно, и в лечении синдрома Тричера Коллинза», — резюмировал один из авторов статьи Артем Величко, старший научный сотрудник лаборатории стабильности генома Института биологии гена РАН.
Для справки:
Наша наследственная информация хранится в виде генов, продукты которых — белки — управляют всеми процессами в организме. Чтобы реализовать программу, организму нужно считать информацию с ДНК и переписать ее в форму РНК. Этот процесс называется транскрипцией. На матрице РНК происходит синтез белка (трансляция), который осуществляют особые молекулярные машины — рибосомы. Они состоят из белка и РНК, зашифрованной в рибосомных генах.
Елена Степанова
Нет комментариев