Как починить ДНК? Результаты нового исследования

Поломки в ДНК служат причиной всех заболеваний и даже процесса старения организма. Методы генной инженерии, успешно внедренные в практику, внушили мировому научному сообществу огромный оптимизм. За технологию редактирования генома в 2020 году была присвоена Нобелевская премия. Ученые во всем мире бьются над решением этой проблемы: ведь кто научит чинить ДНК — изменит не только всю науку, но и весь мир. 

Одно из таких исследований сейчас проводят в Tokyo Metropolitan University, где изучают механизмы гомологичной рекомбинации. Благодаря этому процессу клетки устраняют повреждения ДНК. И ключевую роль в этом деле играет белок RecA.

Когда ДНК повреждается, возникают двухцепочечные разрывы в структуре. Это может произойти из-за болезни, вирусного заражения, генетических мутаций, курения и употребления алкоголя, ультрафиолетового излучения, а также естественных процессов старения. Все эти факторы приводят к гибели клеток организма. 

Белок рекомбинации бактериальной ДНК RecA Изображение: © Emw / Wikimedia

Ученые проверили две модели гомологичной рекомбинации. В первом случаи они использовали мутант RecA, который не может разделять двойные цепи, то есть не может раскручивать цепь. Они пришли к выводу, что эти процессы напрямую связаны с возникновением различных заболеваний.  Так гены BRCA1 и BRCA2, связанные с раком молочной железы, также отвечают за правильную загрузку одноцепочечной ДНК в RecA. Когда в этих генах происходят нарушения, то и загрузка происходит неправильно. 

«Патогенез онкологических заболеваний связан с нарушением именно базовых функций, таких как репликация и репарация. Фундаментальные исследования, подобные этому, позволяют разобраться в молекулярных механизмах, благодаря которым функционирует наш организм», — рассказал «Сириус(Журналу» ведущий научный сотрудник Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» Александр Егоров.

Понимание этих процессов поможет ученым не только детально разобраться в том, из-за чего возникают рак молочной железы и другие онкозаболевания, но и в будущем разработать новые методы их диагностики и лечения. Но еще важнее научиться восстанавливать поврежденные фрагменты ДНК, что позволило бы бороться со старением клеток и в перспективе продлевать жизнь.

В прошлом году российский ученый Максим Никитин произвел настоящий прорыв в генетике. Руководитель направления «Нанобиомедицина» в Университете «Сириус» обнаружил и описал новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. 

Максим Никитин Фото: Юрий Славин / Пресс-служба «Сириуса»

Он показал, что генетическая информация может быть эффективно сохранена и передана не только с помощью двойной спирали, но и другим способом — с использованием слабоаффинных взаимодействий множества одноцепочечных олигонуклеотидов. Эта находка открывает новые возможности в области нанобиомедицины и разработки перспективных методов лечения и диагностики заболеваний.