Каждый живой организм имеет ДНК, и каждый живой организм участвует в репликации ДНК, процессе, посредством которого ДНК создает точную копию себя во время деления клетки. Хотя это проверенный процесс, могут возникнуть проблемы.

Репликация, индуцированная разрывом (BIR), является способом решения этих проблем. У людей он используется в основном для восстановления разрывов в ДНК, которые нельзя исправить другим способом. Тем не менее, сам BIR, посредством своего ремонта ДНК и того, как он проводит это восстановление, может вносить или вызывать геномные перестройки и мутации, способствующие развитию рака.

«Это своего рода палка о двух концах», – говорит Анна Малкова, профессор кафедры биологии Университета штата Айова, изучающая BIR с 1995 года. «Базовая способность к ремонту – это хорошо, а иногда Разрывы ДНК нельзя исправить другими методами. Так что идея очень хорошая. Но результаты могут быть плохими »

Новое исследование под руководством Малковой, опубликованное 20 января в журнале Nature направлено на то, чтобы выявить схему вознаграждения за высокий риск BIR, впервые описав последовательность от начала до конца в BIR. . Биологи разработали новую технику, которая позволила им изучить на дрожжевой модели, как BIR действует на протяжении всего цикла восстановления. До сих пор ученые могли изучать операции BIR только на начальной и конечной стадиях. Затем исследователи ввели препятствия для репликации ДНК, такие как транскрипция – процесс копирования ДНК для производства белков, которому, как полагают, помогает BIR.

Наше исследование показывает, что когда BIR приходит на помощь в этих столкновениях, его прибытие обходится очень дорого. Когда BIR встречается с транскрипцией, это может привести к еще большей нестабильности, что может привести к еще большим мутациям. В результате мы думаем, что нестабильности, которые в основном были обнаружены при столкновениях между транскрипцией и репликацией, которые, как предполагалось, приводят к раку, могут быть вызваны BIR, которые пришли на помощь. Оно приходит, спасает, но сомнительно, насколько оно действительно полезно »

Анна Малкова, автор исследования

Ученым известно, как BIR работает на некоторых этапах. Например, они знают, что аппарат репарации ДНК формирует своего рода пузырь вокруг поврежденной ДНК, затем движется вперед, распаковывая ДНК, копируя неповрежденные сегменты и, наконец, перенося эти скопированные сегменты на новую цепь ДНК.

Но что оставалось неуловимым, так это отслеживание BIR на протяжении всего цикла ремонта. Используя технику, включающую цифровую капельную ПЦР и новый метод очистки ДНК, разработанный аспирантом биологии Липин Лю, исследователи смогли наблюдать BIR от начала до конца.

"Если представить это как поезд, Липин установила несколько станций, и она наблюдала, как поезд движется на каждой станции, отслеживая увеличение ДНК на каждой станции, насколько это увеличение происходит на каждой станции, и, следовательно, "в совокупности, как разворачивается весь процесс", – поясняет Малкова.

Затем группа намеренно ввела препятствия на некоторых станциях – транскрипцию и другое препятствие, называемое внутренними последовательностями теломер, – чтобы наблюдать, как BIR реагирует на препятствия. Один вывод: когда транскрипция вводится в начале процесса ЗБИ, ремонт не начинается, как будто он подавляется. Кроме того, исследователи обнаружили, что ориентация транскрипции по отношению к BIR может влиять на цикл восстановления и может быть важным фактором, влияющим на нестабильность, которая может способствовать развитию рака у людей.

«Ученые уже знают, что там, где высокая транскрипция встречается с нормальной репликацией, существует большая нестабильность», – говорит Малкова. «До сих пор мы не знали, откуда это происходит и почему»

Первым автором исследования «Отслеживание репликации, вызванной взломом, показывает, что она останавливается на препятствиях», – Лю, студентка шестого курса в лаборатории Малковой. Соавторы из Айовы: Бет Осия, Ежи Тваровски, Джурадж Крамара, Розмари Ли, Ханзенг Ли и Раджула Эланго (сейчас работает в Медицинском центре дьяконисы Бет Исраэль и Гарвардской медицинской школе). Соавторы из Медицинского колледжа Бэйлора – Чжэньсинь Янь, Луян Сунь, Сандип Кумар, Вэйвэй Данг и Гжегож Ира.

Source link