Как белок RecA рекомбинирует ДНК и его роль в предотвращении рака молочной железы

Исследователи из Токийского столичного университета провели анализ процесса репарации ДНК с применением гомологичной рекомбинации. В данном процессе белок RecA выполняет восстановление двухцепочечной ДНК, включая свисающий одноцепочечный конец в неповрежденные двойные нити и восстанавливая разрыв на основе неповрежденных последовательностей.

Интересно, что RecA обнаруживает точное место для вставки одиночной нити в двойную спираль без ее раскручивания. Полученные результаты открывают новые перспективы для исследований рака.

Гомологичная рекомбинация (ГР) представляет собой широко распространенный биохимический процесс, присущий всем видам жизни, включая животных, растения, грибы и бактерии. В повседневной жизни наша ДНК подвергается различным внешним и внутренним воздействиям, которые могут вызывать разрыв обеих нитей двойной спирали.

Это может привести к серьезным последствиям и гибели клеток. Однако процессы, такие как ГР, постоянно исправляют такие повреждения.

В ходе гомологичной рекомбинации один из открытых концов разрыва спирали удаляется, выставляя обнаженный одноцепочечный конец (резекция). Затем белок RecA связывается с открытой одиночной цепью и близкой неповрежденной двойной цепью. Далее белок "поисковым" образом находит подходящую последовательность и рекомбинирует одиночную цепь в двойную спираль в процессе инвазии цепи.

Разорванная цепь ДНК затем восстанавливается с использованием существующей ДНК в качестве матрицы. ГР обеспечивает точное восстановление двухцепочечных разрывов и обмен генетической информацией, что делает его важной составной частью биоразнообразия.

Команда под руководством профессора Кодзи Хироты изучает механизмы восстановления ДНК, включая ГР. В своем последнем исследовании они проверили две конкурирующие модели процесса ГР. Первая модель предполагает, что RecA раскручивает участок двойной цепи во время "поиска гомологии". Вторая модель предполагает, что раскручивание происходит только после инвазии цепи.

Сотрудничая с командой из Токийского столичного института медицинских наук, ученые использовали мутант RecA, неспособный раскручивать цепь, и измеряли степень скручивания пряди на разных этапах процесса. Исследователи обнаружили, что раскручивание происходит только после завершения поиска гомологии, подтверждая вторую модель.

Глубокое понимание гомологичной рекомбинации имеет важное значение для раскрытия процессов, происходящих при ее нарушении. Например, гены, связанные с раком молочной железы (BRCA1 и BRCA2), ответственны за правильную загрузку одноцепочечной ДНК в RecA человека.

Это может указывать на связь между нарушениями в ГР и повышенной частотой рака молочной железы у пациентов с дефектами BRCA1 или BRCA2. Результаты исследования открывают перспективы для новых направлений исследований рака.