09.06.2021
РНФ
1 970

Ученые установили, что белок-регулятор вызывает мутации и в стволовых, и в раковых клетках

4.5

Российские ученые выяснили, что белки C/EBP, которые участвуют в работе стволовых клеток и влияют на метаболизм и продолжительность жизни человека, еще и вызывают появление мутаций в регуляторных районах генов. Это может нарушать деление клеток, менять их «жизненный путь» и приводить к серьезным заболеваниям, включая рак.

Ученые установили, что белок-регулятор вызывает мутации и в стволовых, и в раковых клетках / ©Getty images

Результаты работы опубликованы в журнале Cell Reports. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда (РНФ). Генетическая информация живых существ, включая человека, закодирована в геноме — наборе молекул ДНК, состоящих из двух цепей. Каждую из них образуют структурные единицы — нуклеотиды четырех типов, — которые можно сравнить с буквами в составе слов.

Буквы, стоящие напротив друг друга в двух цепях молекулы ДНК, подчиняются строгим правилам «спаривания»: напротив «А» стоит «Т», напротив «Г» — «Ц». По разным причинам в ДНК могут случайно происходить замены нуклеотидов, что вызывает нарушение правильного спаривания. Для исправления таких ошибок в клетке есть специальная система.

Если она не справляется с работой, испорченные участки при делении передаются одной из дочерних клеток и становятся мутациями. Мутации в активных районах генома опасны: они могут ошибочно активировать или блокировать работу генов, нарушать деление и менять «судьбу» клеток. Ученые из Института белка РАН (Пущино) с коллегами из НИИ Физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского, Института общей генетики имени Н. И. Вавилова и Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта (Москва) исследовали частоту возникновения мутаций в разных участках ДНК стволовых клеток взрослого человека.

Такие клетки называются соматическими стволовыми клетками, организм использует их, чтобы поддерживать структуру и обеспечивать регенерацию тканей и органов. Мутации, которые возникают в стволовых клетках, передаются их дочерним при делении и могут приводить к злокачественным новообразованиям. Поэтому для стволовых клеток важно находить в геноме и ошибки, и склонные к ним «хрупкие» участки.

Художественная визуализация механизма появления мутаций / ©Татьяна Руссита

С помощью компьютерных методов исследователи проанализировали информацию о расположении мутаций в ДНК соматических стволовых клеток. Оказалось, что неожиданно часто мутируют места присоединения белков семейства C/EBP. Эти белки — важные регуляторы, которые нужны в различных типах клеток и участвуют во многих процессах — от определения будущей функции клеток до старения организма. Чтобы выяснить причину этих нарушений, ученые построили молекулярную модель взаимодействия одного из C/EBP-белков — C/EBPβ — с ДНК.

Модель предсказала, а эксперимент подтвердил, что белок значительно более прочно связывается с «поврежденными» участками, несущими замену единственного нуклеотида — «Ц» на «Т» — в одной из цепей. Это небольшое изменение приводит к появлению дополнительной водородной связи между белком и ДНК и поэтому к более прочному связыванию. В таком состоянии ДНК оказывается недоступна для системы, которая могла бы исправить неправильную «букву». В результате ошибка в последовательности сохраняется, и при делении клеток мутация передается одной из двух дочерних клеток.

«Интересно, что в дочерних клетках с мутировавшей последовательностью, которую исходно упустила система исправления ошибок, белок C/EBPβ будет связываться достаточно неохотно. Вероятно, что такое нарушение участков связывания C/EBP — еще один неучтенный фактор, затрудняющий адекватную работу стволовых клеток при старении организма или провоцирующий их трансформацию в раковые», — рассказывает Ирина Елисеева, кандидат биологических наук, руководитель гранта РНФ, старший научный сотрудник ИБ РАН.

«Важно, что точечный мутагенез участков посадки белков C/EBP не ограничивается стволовыми клетками: этот же эффект мы обнаружили и в раковых. Мы предполагаем, что усиленное связывание C/EBP с поврежденным участком ДНК может создать для конкретной раковой клетки короткое “окно возможностей” — от момента замены нуклеотида до ближайшего клеточного деления — в которое она временно приобретает новые свойства, например, дополнительно активирует какой-то ген и избегает действия противоопухолевой терапии.

В целом, понимание хрупкости участков посадки C/EBP позволяет по-новому взглянуть на конкретные районы генома, где таких участков много, и мотивирует особенно тщательно их анализировать в районах, управляющих работой онкогенов или онкопротекторов», — предполагает первый автор работы, сотрудница НИИ Физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского, кандидат биологических наук Анна Ершова.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

26 января
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

Позавчера, 19:39
Илья Ведмеденко

Летные испытания прототипа российской сверхлегкой ракеты могут начать в 2026-2027 годах. Помимо нее, в рамках конкурса «Аэронет-НТИ» создают межорбитальный малый разгонный блок.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

26 января
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: