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.
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.
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
