Ученые раскрыли детали двух ключевых процессов восстановления ДНК. Первая работа описывает работу белка Pin1, который помогает контролировать количество белков, восстанавливающих ДНК. Вторая работа показывает роль белка SUMO4 в предотвращении чрезмерной активации механизмов ремонта ДНК. Эти открытия могут улучшить методы лечения рака, повышая эффективность химиотерапии и радиотерапии. Результаты опубликованы в журналах Nature Communications и Molecular Cell.

ДНК может повреждаться из-за разных причин, например ультрафиолетового излучения, радиации, химических веществ или ошибок при копировании ДНК в процессе деления клетки. Если повреждения не исправить, в клетке могут возникнуть мутации, которые приводят к неправильной работе генов и даже к развитию рака. Поэтому в клетках есть несколько ферментных систем, которые находят поврежденные участки, вырезают их и исправляют. Процесс включает распознавание проблемного участка, его удаление, синтез новой цепи ДНК и «запаивание» разрывов. Благодаря этим механизмам клетки могут сохранять свою генетическую информацию и правильно функционировать.

Ученые провели два исследования, которые раскрывают механизмы регуляции процессов восстановления поврежденной ДНК (репарации). В ходе работы они анализировали модификации белков и анализировали их взаимодействия с хроматином, чтобы выявить роль белков при повреждении ДНК.

В первой работе ученые обнаружили, как клетки контролируют сигналы восстановления ДНК, чтобы не допустить их перегрузки. Белок RNF168 активирует сигнал «тревоги» при повреждении ДНК, привлекая белки репарации к месту разрыва. Однако если RNF168 работает слишком долго, он начинает мешать — необходимые белки прибывают в неправильном порядке или в избытке, что блокирует восстановление. Оказалось, что за своевременное «выключение» RNF168 отвечает белок Pin1. Он связывается с RNF168 и запускает присоединение к нему специальных меток (SUMO2/3). Они сигнализируют клетке, что RNF168 выполнил свою роль и его нужно удалить с хроматина. Если Pin1 отсутствует или не может связаться с RNF168, накопление белка на поврежденном участке становится слишком высоким. Из-за этого клетки становятся нечувствительными к радиации, что мешает лечению рака, так как опухолевые клетки перестают реагировать на облучение. Кроме того, избыток RNF168 нарушает баланс сигналов, делая восстановление ДНК менее точным.

Во втором исследовании ученые подробно проанализировали роль белка SUMO4 в системе исправления повреждений. Ранее он считался малозначимым. SUMO4 относится к группе белков SUMO — это небольшие молекулы, которые присоединяются к другим белкам и изменяют их функции, помогая регулировать процессы в клетке, в том числе восстановление ДНК. Исследователи показали, что SUMO4 необходим для предотвращения чрезмерного накопления сигналов о повреждении ДНК, которые возникают из-за присоединения SUMO-меток к белкам. Без SUMO4 в клетках наблюдается избыток одного типа сигналов, что мешает другим важным белкам, таким как RAP80, правильно добраться до места повреждения и участвовать в ремонте ДНК.

Ученые обнаружили, что при дефиците SUMO4 количество белка RAP80 на поврежденных участках ДНК значительно увеличивается, что нарушает нормальный процесс восстановления. При этом SUMO4 усиливает активность фермента SENP1, который отвечает за удаление SUMO-меток с белков, помогая тем самым контролировать уровень этих меток и поддерживать баланс сигналов. Интересно, что SUMO4 выполняет свою функцию независимо от того, присоединяется ли он сам к другим белкам.

«Эти открытия помогают понять, как человеческие клетки работают над правильным восстановлением поврежденной ДНК. Поскольку многие методы химиотерапии действуют, повреждая ДНК, эти открытия дают информацию о новых способах улучшения методов лечения рака и разработки новых», — говорит Джо Моррис из Бирмингемского университета.

Автор: Оксана Гриценко.

---

Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.