Новые исследования Университета Индианы определили «горячие точки» в ДНК, где риск генетических мутаций значительно повышен.
Эти мутации возникают из-за того, что ошибки могут возникать, когда ДНК реплицируется во время клеточного деления. Недавний анализ, в котором было обнаружено, что случайные ошибки в ДНК играют большую роль во многих типах рака, подчеркивает необходимость больше понять, что вызывает эти ошибки.
Исследования представлены в двух статьях в разделе «Основные моменты» августовского выпуска журнала «Генетика». Определенные «горячие точки» специфичны для E. coli и родственной бактерии, но эта работа может служить «картой» для нахождения подобных проблемных точек в ДНК человека.
«Это исследование приближает нас к пониманию того, как механизм репликации клетки взаимодействует с ДНК», - сказала Патрисия Фостер, профессор, заведующая кафедрой биологии Блумингтонского колледжа искусств и наук. «Если вы точно поймете, почему возникает ошибка в определенной точке ДНК у бактерий, она приближает вас к пониманию общих принципов».
Фостер - первый автор одной из двух работ. Первым автором другой статьи является Бриттани Никкум, доктор философии, студент в лаборатории Фостер во время исследования.
Риск рака от ошибок репликации ДНК является самым высоким в некоторых тканях, таких как простата и кости, где более высокая скорость клеточного обновления означает, что существует больше возможностей для ошибок при копировании ДНК.
«Есть части генома, которые содержат «раковые помощники», где изменения в ДНК могут позволить размножению опухолевых клеток», - сказала Фостер. «Если бы вы знали, какие участки ДНК имеют более высокий риск мутации, вы можете сосредоточить свой анализ на этих «горячих точках», чтобы предсказать, что будет дальше».
В E. coli исследователи обнаружили, что вероятность ошибок репликации ДНК в 18 раз более вероятна в последовательностях ДНК, где одна и та же химическая «буква» в последовательности повторяется несколько раз подряд. Они также обнаружили, что ошибки были в 12 раз более вероятными в последовательностях ДНК с определенным рисунком из трех букв.
Эти образцы букв в последовательности ДНК ранее были идентифицированы как общие места для ошибок репликации. Но Фостер сказала, что объем данных в новых исследованиях - с анализом всего генома бактерий в 30 000 мутаций, накопленных в течение 250 000 поколений, - обеспечивает «статистический вес», необходимый для точного определения частоты ошибок с беспрецедентным уровнем точности.
В исследованиях также подчеркивается важность двух систем репликации ДНК: фермент «корректор» и молекулярный путь, называемый ремонтом несоответствия. Оба они служат защитой от ошибок от фермента, называемой ДНК-полимеразой, которая копирует геном с ошеломляющей скоростью 1000 букв в секунду.
Эта функция корректора сбрасывает процесс копирования после обнаружения ошибки. Исследователи IU обнаружили, что «выключение» этой функции вызвало в 4000 раз больше ошибок. Отключение рассогласования, резервная система для корректора, вызвала в 200 раз больше ошибок.
«Когда мы выключаем эти системы резервного копирования, мы начинаем видеть «чистые» ошибки - места, где полимераза с большей вероятностью допустит ошибку без вмешательства других процессов», - сказала Фостер. «До сих пор я не думаю, что кто-то мог действительно увидеть серьезность этих горячих точек в ДНК».
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180730132924.htm
Комментарии
Пока комментариев нет
Новый комментарий