Молекулярные преобразователи формы

Команда ООН обнаружила, что белки могут переходить от считывания ДНК к ее восстановлению, указывая путь к новым методам лечения рака

Находясь внутри каждой из наших ячеекнаша ДНК действует как книга рецептов для производства белков. Но если рецепт неправильный, что делает клетка?

Пэн Мао, доктор философии, и его команда обнаружили сложную серию событий, которые клетки используют для восстановления нашей ДНК по мере того, как читаются рецепты. Команда опубликовала свое исследование в онлайн-выпуске журнала от 20 июля. Труды Национальной академии наук. Их выводы могут привести к улучшению лечения рака.

Мао, доцент Отделения молекулярной медицины UNM, объясняет, что в каждой из наших клеток есть белки, которые позволяют ей выполнять свои задачи. ДНК кодирует рецепты всех этих белков на ступенях своей лестничной структуры.

Но, по словам Мао, «ДНК не так стабильна, как изначально думали люди. Его можно повредить - другими словами, химически модифицировать ».

Клетки используют несколько различных методов для устранения повреждений. Мао и его команда, в которую входят ученые из UNM и его бывшей лаборатории в Университете штата Вашингтон, изучали один из этих методов, называемый репарацией ДНК, связанной с транскрипцией.

Транскрипция - это первый шаг в процессе, который клетки используют для перевода кода ДНК в белки. Внутри крошечного пространства клеточного ядра ДНК замысловато наматывается на себя. Чтобы создать белок, клетка должна распутать и отделить участок ДНК, содержащий последовательность гена - рецепт - этого белка.

При транскрипции группа белков, называемых РНК-полимеразами, перемещается по распутанной и разделенной ДНК, декодируя гены и создавая соответствующие молекулы, называемые матричной РНК. Затем РНК-мессенджер перемещается в белковые структуры клетки.

Во время транскрипции РНК-полимераза остановится, если встретит поврежденный участок ДНК. «[Это] похоже на поезд, движущийся по рельсам», - говорит Мао. «Если у вас есть повреждение, это заблокирует движение поезда».

Команда Мао обнаружила организованную последовательность клеточных событий, которая восстанавливает повреждение гена, чтобы снова запустить поезд РНК-полимеразы.

Белок, называемый CSB, переходит к остановившейся РНК-полимеразе и связывается с ней, вытесняя пару белков, называемых SPT4 / SPT5. Эти белки, когда они связаны с РНК-полимеразой, помогают ей перемещаться по ДНК во время нормальной транскрипции генов. Когда они смещаются, РНК-полимераза останавливается.

Высвобождение SPT4 / SPT5 изменяет форму РНК-полимеразы, позволяя белкам репарации ДНК связываться с ней. С помощью белков репарации ДНК РНК-полимераза переключается с транскрипции на репарацию. После фиксации ДНК РНК-полимераза может возобновить свою транскрипцию.

Мао осторожно указывает на то, что ученые еще не знают, как РНК-полимераза переходит из режима репарации генов в режим транскрипции. Это область, которую он и его команда хотели бы изучить. Но, по словам Мао, знание этого танца клеточных белков может помочь сделать наш существующий арсенал лекарств от рака более мощным.

Мао объясняет, что, подавляя связанное с транскрипцией восстановление ДНК, можно сделать раковые клетки чувствительными к химиотерапии и лучевой терапии, которые работают, вызывая большое количество токсичных повреждений генов.

«Если у вас есть надежные механизмы репарации, связанные с транскрипцией, а также другие пути репарации ДНК», - говорит Мао. «Это даст раковым клеткам преимущество в выживании». Таким образом, ограничение раковых клеток от использования восстановления ДНК, связанного с транскрипцией, может сделать их более восприимчивыми к лекарствам и радиации.

Мао говорит, что понимание того, как различные белки помогают или препятствуют этому процессу восстановления ДНК, поможет контролировать реакцию раковых клеток на химиотерапию и лучевую терапию.

«Мы очень взволнованы», - говорит Мао об открытии своей команды. «Это нас очень воодушевляет. Даже на этом конкретном пути остается много вопросов, на которые нет ответа ».

-

Пэн Мао, доктор философии, доцент кафедры внутренней медицины отделения молекулярной медицины Медицинской школы Университета Нью-Мексико.

Полногеномная роль Rad26 в стимулировании транскрипционной эксцизионной репарации нуклеотидов в дрожжевом хроматине»Была опубликована 20 июля 2020 г. в онлайн-выпуске Слушаний Национальной академии наук. Эта работа является результатом сотрудничества Школы молекулярных биологических наук и Центра репродуктивной биологии Университета штата Вашингтон и Департамента внутренней медицины, Программа клеточной и молекулярной онкологии, Комплексного онкологического центра Университета Нью-Мексико. Авторы: Мингруй Дуань, доктор философии; Катиресан Селвам, доктор философии; Джон Дж. Уайрик, доктор философии; и Пэн Мао, доктор философии.

Национальный институт рака при Национальных институтах здравоохранения поддержал исследование, представленное в этой публикации под номером награды P30CA118100, главный исследователь: Шерил Уиллман, доктор медицины. Авторы несут полную ответственность за содержание, которое не обязательно отражает официальную точку зрения Национальных институтов здравоохранения.