Асимметричность нитей ДНК увеличивает число мутаций

Асимметричность нитей ДНК увеличивает число мутаций

Мутации в ДНК возникают в результате делений клетки, а также под действием повреждающих факторов — мутагенов. Международная группа ученых сумела найти связь между этими двумя механизмами: оказывается, мутагены действуют на отдельные нити расплетенной ДНК. В процессе деления клетка проверяет одну из нитей тщательнее, чем другую. Поэтому на второй нити мутации копятся, и чем чаще клетка делится, тем их больше. Таким образом возникает около 10% мутаций в половых клетках и до 50% — в раковых.
 47 •
  0
28.12.2018

Известно множество способов повредить клеточную ДНК. Это могут быть внешние факторы (ультрафиолет, радиация, вещества-канцерогены), внутренние факторы (окислительный стресс) или ошибки клеточных машин, которые считывают и копируют информацию. Обычно говорят, что мутагенные факторы действуют в основном в раковых клетках, а ошибки клеточного деления — во всех размножающихся клетках, включая половые. Но мы до сих пор не знаем, какой точно вклад вносят эти механизмы в количество наблюдаемых нами мутаций и связаны ли они друг с другом.

Группа ученых из Америки, Европы и России предложила свой вариант происхождения мутаций. Они изучили базы мутаций в раковых клетках и обнаружили, что многие из них асимметричны. То есть они чаще возникают на одной цепи ДНК, чем на другой. Раньше это связывали с особенностями транскрипции: при этом две нити ДНК расплетаются, и с одной считывается информация, а другая в процессе не участвует. РНК-полимераза может уловить ошибки на той нити, по которой она движется, а вторую нить она «игнорирует». Поэтому вторая, нетранскрибируемая нить накапливает мутации.

Транскрипция

Ученые обратили внимание на то, что похожий механизм работает и при репликации — копировании ДНК. Там тоже есть своя асимметрия: одна цепь достраивается непрерывно (лидирует), а другая «отстает» и синтезируется скачками. За отстающей цепью механизмы починки ДНК следят хуже, чем за лидирующей.

Репликация

Ученые предположили, что благодаря этой асимметрии ДНК многие мутации, вызванные внешними или внутренними повреждающими агентами, проходят незамеченными и не исправляются клеткой. Чтобы это проверить, они подействовали на фибробласты человека ультрафиолетом. Но одной группе клеток они дали свободно размножаться, а в другой заблокировали деление на несколько часов. Оказалось, что клетки, которые делятся сразу после действия мутагена, накапливают больше мутаций (14 000 в колонии). Те же клетки, в которых действие ультрафиолета и деление было разнесено во времени, несут гораздо меньше повреждений (2000 мутаций в колонии).

Таким образом, оказалось, что два принципиально разных механизма возникновения мутаций неразрывно связаны друг с другом. Следовательно, оба они могут работать не только в раковых, но и в половых клетках, которые раньше считали неуязвимыми для действия внешних факторов. Ученые подсчитали, что этот механизм объясняет происхождение 10% мутаций в половых клетках человека (их интересовали сперматозоиды, поскольку именно они делятся в течение жизни). В раковых клетках процент оказался выше — 25—52% в зависимости от типа опухоли. Исследование опубликовано в журнале Nature Genetics.

Источник: chrdk.ru


Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры