Это знакомый сценарий, сотни раз разыгрываемый в фильмах. Но драматическая сцена воспроизводится в реальной жизни каждый раз, когда клетка делится. Чтобы произошло деление, наш генетический материал должен быть точно воспроизведен очень сложной машиной, части которой достаточно крошечные, чтобы перемещаться между нитями двойной спирали.
Проблема в том, что наша ДНК постоянно используется, а другие молекулярные машины постоянно перехватывают ее нити, чтобы получить доступ к важнейшим генам. В этом другом процессе, известном как транскрипция, буквы нашей ДНК копируются, чтобы сформировать шаблон, который будет направлять образование белков. Но эти две копировальные машины не могут одновременно занимать один и тот же участок генетической дорожки. Они неизбежно столкнутся — если только молекулярный Супермен не сможет удалить механизм транскрипции и спасти положение.
Ученые Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) обнаружили, что этот молекулярный Супермен существует в форме белка, известного как Дайсер. Дайсер, более известный своей ролью в избирательном подавлении генов посредством процесса, называемого РНК-интерференцией (РНКи), теперь понимают, что он помогает освободить механизм транскрипции от ДНК, чтобы могла произойти репликация.Команда, возглавляемая Робертом Мартиенсеном, профессором CSHL и исследователем Медицинского института Говарда Хьюза, пришла к выводу, что эта ранее неизвестная функция Дайсера имеет решающее значение для сохранения целостности генома дрожжей. Они указывают на то, что столкновения между механизмами репликации и транскрипции приводят к огромным изменениям в геноме — изменениям, которые связаны со старением и такими заболеваниями, как рак.
Мартиенсен и его коллеги ранее обнаружили, что РНКи разрешает конфликт между транскрипцией и репликацией ДНК в изолированных областях генома, где гены заглушаются. «Когда Дайсер мутирует, репликация останавливается, и ДНК в этом регионе повреждается», — объясняет Мартиенсен. «Это была новая роль белка, который, как мы думали, функционирует исключительно в РНКи».В работе, опубликованной сегодня в Cell, Мартиенссен и его команда исследовали, может ли Дайсер функционировать более широко, во всем геноме, и как это сделать. Команда, в которую вошли ведущие авторы Стефан Кастель, доктор философии, выпускник Школы биологических наук CSHL Watson, и Джи Рен, доктор философии, доктор наук, исследователь, обнаружили, что Дайсер участвует в выпуске механизмов транскрипции на протяжении всего исследования. геном. «Функция Дайсера не ограничивается заглушением генов», — объясняет Рен. Фактически, он контролирует высвобождение сотен чрезвычайно активных генов.
«Это гены, которые постоянно используются клеткой — мы называем многие из них генами« домашнего хозяйства », потому что они необходимы для элементарного выживания», — говорит Кастель. В любой момент времени рядом с этими генами можно найти механизмы транскрипции. Без помощи Dicer этот механизм почти наверняка столкнется с столкновением, когда произойдет репликация.Неужели эти столкновения настолько катастрофичны для клетки?
Команда обнаружила, что аварии приводят к потере массивных сегментов ДНК с каждым делением клетки. «Эти хромосомные перестройки, известные как геномная нестабильность, вызывают старение и рак», — говорит Рен. Другие группы показали, что мутации в Dicer аналогичным образом связаны с повышенным риском образования опухолей.
По словам Мартиенсена, открытие группы может помочь объяснить эти наблюдения. «Возможно, роль Дайсера при раке заключается в защите генома путем предотвращения коллизий между транскрипцией и репликацией».