Чтобы клетки оставались живыми и правильно размножались, организм полагается на ряд механизмов, устраняющих такие повреждения. Хотя исследователи изучали восстановление ДНК в течение десятилетий, многое остается неизвестным об этом фундаментальном процессе жизни — и в исследовании, опубликованном в Интернете в журнале Nature Chemical Biology 7 сентября, исследователи из Университета Рокфеллера раскрывают его новые аспекты.«Наши результаты раскрывают больше ключей к тонкостям восстановления ДНК», — говорит автор исследования Ральф Кляйнер, научный сотрудник Лаборатории химии и клеточной биологии, возглавляемой Таруном Капуром. «Теперь мы знаем, как ключевые белки попадают туда, где они должны быть, чтобы облегчить этот процесс».
«Это также хороший пример того, как инновационные химические подходы могут помочь в расшифровке фундаментальных биологических механизмов», — добавляет Капур, который работает профессором семьи Пелсов в Рокфеллер.Когда нити ДНК разрываются, клетка в идеале соединяет их вместе и продолжает работать как обычно. Но иногда ремонт проходит не так гладко.
Например, разные участки хромосомы могут сливаться вместе, заставляя гены перестраиваться — и такое слияние хромосом может привести к таким заболеваниям, как рак.Чтобы узнать больше об этом процессе, Капур, Кляйнер и их коллеги сосредоточили внимание на тех участках хромосом, где происходит восстановление ДНК. В частности, они сосредоточились на одном гистоне, типе белка, который ДНК оборачивает для создания хромосом. Этот гистон, H2AX, как известно, участвует в репарации ДНК.
Сразу после повреждения ДНК H2AX получает метку — он помечается химическим фрагментом, известным как фосфат. Этот процесс, называемый фосфорилированием, происходит на участках разорванной ДНК как способ опосредовать взаимодействия между ключевыми белками.
В ходе исследования исследователи хотели узнать больше о том, как фосфорилирование H2AX помогает опосредовать восстановление ДНК.Исследователи применили новый метод изучения процесса восстановления ДНК. Чтобы узнать больше о том, какие белки взаимодействуют с H2AX, когда он фосфорилируется, они добавили свои собственные светочувствительные химические метки к части гистона.
Этот ярлык был разработан таким образом, что активировался только тогда, когда исследователи пролили на него свет. После активации метка вступает в реакцию с взаимодействующими белками, облегчая их захват и изоляцию. Этот метод позволил исследователям идентифицировать не только белки, которые, как известно, сильно связываются с H2AX и способствуют восстановлению ДНК, но также и те, которые считались «слабыми связывающими веществами», — говорит Кляйнер.
Действительно, они обнаружили, что часть белка репарации ДНК, известная как 53BP1, располагается поверх фосфорилированной части H2AX «как перчатка», — говорит Кляйнер. Это взаимодействие помогает доставить 53BP1 к месту повреждения ДНК, где он опосредует восстановление двухцепочечных разрывов ДНК, побуждая механизм восстановления склеивать два конца вместе.«Мы определили компонент процесса восстановления ДНК, который ранее упускали из виду другие», — отмечает Кляйнер. «Ученые давно знают о 53BP1, но не понимают функции этой конкретной части белка, который взаимодействует с меткой фосфорилирования H2AX.
Эти открытия помогают разгадать эту загадку».