Как клетка ремонтирует «архивную» днк

Дабы устранить повреждения в неактивной ДНК, клетка временно освобождает её от протеиновой упаковки, давая возможность сигнальному ферменту заметить недостатки в ДНК-цепях.

Разнообразные повреждения в ДНК имели возможность бы очень сильно сломать нам (да и по большому счету всем живым существам) жизнь, если бы не целый комплекс молекулярных автомобилей, занимающихся её починкой, либо репарацией. В случае если внезапно одна либо сходу две цепочки ДНК разорвутся, либо какой-то нуклеотид окажется заменён на другой, что будет некомплементарным собственному напарнику, либо нуклеотиды окажутся сшиты совместно, то на этом месте покажется «ремонтная бригада»: несколько белков, каковые развернут повреждённый фрагмент ДНК, вырежут ущербный кусок и засунут на его место намерено синтезированную «заплатку».

Схема нуклеосомы кусок ДНК, намотанный на катушку белков-гистонов. (Фото Wikipedia.) Петля ДНК на нуклеосоме и фермент РНК-полимераза; разрыв в цепи ДНК останавливает полимеразу, что является сигналом совокупностям ремонта ДНК. (Рисунок Надежда Герасимова.)‹ ›

Такие мутации происходят неизменно: из-за ультрафиолета, из-за ионизирующей радиации, из-за окислительного стресса, из-за каких-то вредных веществ, каковые попали в организм, наконец, из-за погрешностей в работе вторых молекулярных автомобилей – тех, каковые делают репликацию ДНК. Не будь репарирующих совокупностей, спасу бы нам не было от заболеваний; считается, что львиная часть онкологических болезней начинается с поломки репарирующих автомобилей, каковые перестают подмечать повреждения в ДНК.

Совокупности репарации изучены достаточно детально, но имеется нюанс – то, что мы знаем о починке ДНК, относится к событиям, каковые происходят на развёрнутой цепи, в том месте, где синтезируется РНК. В то время, когда клетке выясняется нужен какой-то белок, участок ДНК-спирали с геном белка расплетается, дабы по одной из нитей имела возможность «проехать» РНК-полимераза – фермент, делающий РНК-копию с ДНК – а позже уже эта копия отправляется к рибосомам, каковые синтезируют фактически молекулу белка.

В случае если полимераза натыкается на неточность в нити ДНК, с которой трудится, она сигнализирует репарирующим совокупностям. Но повреждения в второй, комплементарной, цепи она не увидит.

Будем помнить кроме этого о том, что в клетке так как активна далеко не вся ДНК – в том смысле, что, какой бы они ни была, ей просто бесполезны все имеющиеся у неё тысячи и сотни генов. В различные периоды судьбы клеточные функции изменяются, да и сами клетки предназначены для различных вещей: необычно было бы потребовать от фибробластов соединительной ткани, дабы в них трудились гены, нужные нейронам для постройки синапсов. Исходя из этого куски ДНК с ненужными генами сохраняются в запакованном виде в необычном архиве, в комплексе с белками гистонами.

Как мы знаем, ДНК очень долга, и дабы она как-то поместилась в клетку, она сложным образом компактизуется совместно белками в хромосомы. Начальный этап компактизации – формирование нуклеосом: кусочек ДНК наматывается на протеиновую катушку; в таком виде он занимает мало места и в один момент недоступен для белков транскрипции. Но от повреждений ДНК в нуклеосомах не защищена.

Но в случае если, например, клетка вздумает делиться (а стволовые клетки, к примеру, делятся неизменно), то она начнёт удваивать – реплицировать – всю ДНК, и начнутся неприятности, в то время, когда реплицирующий аппарат наткнётся на повреждения, каковые были скрыты в нуклеосомах.

Было бы необычно, в случае если б у клетки не было инструментов для лечения таковой «архивной» ДНК. Сотрудникам лаборатории Василия Студитского в Столичном национальном университете удалось выяснить, как это происходит. В статье в Science Advances авторы информируют, что, не смотря на то, что разрывы в ДНК смогут случаться в тех участках, что скрыты в «катушке»-нуклеосоме, их всё равняется каким-то образом ощущает фермент РНК-полимераза, которая, как мы не забываем, трудится с открытой ДНК.

Не обращая внимания на плотную упаковку, нити нуклеосомной ДНК образуют петли (причём появление таких петель, разумеется, связано с переупаковкой ДНК в нуклеосомы по окончании её временного освобождения из них – к примеру, чтобы разрешить возможность прочитать пригодившийся в какой-то момент ген). РНК-полимераза может ползать по высвобожденным нитям, и, в то время, когда она ощущает, что с ДНК что-то не то, что имеется разрыв, она даёт сигнал репарирующим автомобилям. Страно же то, что фермент ощущает повреждения, каковые находятся у него «за спиной»; исследователи считают, что из-за повреждения в первых рядах лежащая ДНК принимает такую пространственную форму, которая останавливает полимеразу и заставляет её «задуматься».

Опыты проводились в пробирке, в искусственно собранной совокупности из гистонов, ДНК, в которую возможно было вносить повреждения в специально предназначенные для этого участки, и фермента РНК-полимеразы. Конечно, результаты сейчас необходимо будет подтвердить в опытах с живыми клетками, но уже на данный момент возможно сказать о том, что показалось новое направление в изучениях репарации ДНК. Ну, а практическое значение таких работ разумеется: чем больше мы определим о репарирующих молекулярных совокупностях, тем лучше будем осознавать, как нам защититься от разнообразных мутационных заболеваний.

По данным пресс-службы МГУ

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Микрорегуляторные рнк тормозят метастазы рака груди
• Российские астрофизики раскрыли загадку свечения галактики в рентгене

Великое в малом. Как клетка чинит свою ДНК

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Как омолодить стволовые клетки

  Генно-инженерные способы, разрешающие пересадить клетке лишний ген, оказывают помощь вернуть постаревшим стволовым клеткам прошлые восстановительные…

• Как иммунные клетки делают для бактерий ловчую сеть

  Перед тем, как умереть, иммунные нейтрофилы делают из собственной ДНК ядовитую сеть для ловли бактерий. Среди богатого «оружейного» арсенала, что…

• Клетки мозга обмениваются «батарейками»

  В тяжёлую 60 секунд вспомогательные клетки нервной совокупности отдают личные митохондрии повреждённым и погибающим нейронам, помогая им выжить. Передача…

• Искусственные стволовые клетки охотятся на опухоль мозга

  Перепрограммированные клетки кожи посредством противоопухолевого оружия уничтожают клетки глиобластомы. Глиобластомой именуют одну из разновидностей рака…