Российские биологи определили механизм защиты от появления мутаций в генах

Сотрудники Института биологии гена РАН и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова определили, как гипотонический стресс влияет на процесс считывания рибосомных генов. Они выяснили, как образуются аномалии и как их можно предотвратить. Результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Рибосомы — мелкие, но крайне важные органеллы живой клетки. Они необходимы для биосинтеза белка из аминокислот. Этот процесс называется трансляцией. В нем участвуют: матричная РНК, несущая генетические структуры от ядра клетки, транспортная РНК, доставляющая аминокислоты к рибосоме, и полипептидная цепь. Сами рибосомы — нуклеопротеиды, то есть состоят из РНК и белка в соотношении один к одному.  

Чтобы посмотреть, как будет происходить считывание рибосомных генов, ученые подвергли культуры раковых и нормальных клеток человека несильному гипотоническому стрессу, при котором объем клетки увеличивается в результате поступления внутрь воды. Они выяснили, что при таком стрессе в участках активно транскрибирующихся рибосомных генов формируются аномальные структуры, так называемые R-петли.

R-петли представляют собой гибриды ДНК и РНК. Они возникают из-за нарушения процесса транскрипции и очень опасны, так как вызывают разрывы в цепи ДНК и провоцируют геномную нестабильность. При стрессе вероятность их возникновения повышается. Мутации, которые вследствие этого появляются, приводят к различным заболеваниям, в том числе онкологическим.

Авторы также выяснили, что белок TopBP1 способен распознавать R-петли и при помощи фермента ATR подавлять транскрипцию рибосомных генов, из-за чего останавливается накопление мутаций в клетке. Весь этот механизм невозможен без белка Treacle, который служит платформой для сборки TopBP1.

«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», — сказал один из авторов статьи Артем Величко, старший научный сотрудник лаборатории стабильности генома Института биологии гена РАН.

Синдром Тричера Коллинза — заболевание, характеризующееся черепно-лицевой деформацией. Он встречается у одного из 50 тысяч младенцев и характеризуется эффектом «затонувшего» лица. Его вызывают мутации в белке Treacle. 

В начале года исследователи из Орхусского университета обнаружили, что скорость мутации у человека значительно ниже по сравнению с нашими ближайшими родственниками — приматами. Эти данные помогут в вычислении того, когда жил общий предок человека и шимпанзе.