РНК – защитник генома
Ученые института молекулярной онкологии (Милан, Италия) и исследовательского центра Riken, Йокогама, Япония, работающие под руководством Фабрицио Д’адда ди Фаганья, идентифицировали новую неожиданную функцию РНК. Оказалось, что неизвестный ранее ее класс – DDRNA (DNA Damage Response RNA, РНК, реагирующая на повреждения ДНК), – играет ключевую роль в активации молекулярных сигнальных механизмов, защищающих геном от повреждений в результате воздействия внешних и внутренних факторов.
Учитывая важность реагирования клеток на повреждения ДНК в преклонном возрасте, при появлении в организме злокачественных опухолей, а также в лечении рака, это открытие может открыть перед врачами новые многообещающие перспективы.
В течение десятилетий специалисты считали, что РНК являются своего рода «подчиненными» ДНК – функциональными звеньями процесса перевода с языка нуклеотидов на язык аминокислот. Однако в последние годы этот упрощенный сценарий значительно усложнился за счет открытия новых классов ДНК, вовлеченных в работу различных внутриклеточных механизмов.
Открытие авторов добавило еще один сюжет в этот сценарий. Оказалось, что каждый раз при возникновении повреждений ДНК на поврежденной последовательности происходит синтез некодирующих РНК неизвестного ранее класса. Целью появления этих молекул является запуск молекулярных сигнальных механизмов, подающих клетке сигнал тревоги и активизирующих системы репарации ДНК.
Уникальность этого механизма заключается в том, что, несмотря на значительные различия в структуре, последовательности и способах действия, работа всех ранее описанных подтипов РНК подчинена общей цели: они все (на разных уровнях) обеспечивают регулирование и функциональную организацию экспрессии генов – синтеза (или его прекращения в результате РНК-интерференции) соответствующих белков. В отличие от них, новый подтип РНК является защитником целостности и стабильности генов.
РНК, реагирующая на повреждения ДНК, была обнаружена при проведении экспериментов на клеточных линиях, в рамках которых исследователи создавали стрессовые условия, способные приводить к появлению повреждений ДНК в ядрах клеток. После этого они секвенировали последовательности всех РНК, экспрессируемых в поврежденных клетках.
Результаты анализа однозначно свидетельствовали в пользу того, что повреждения ДНК запускают транскрипцию коротких молекул РНК на поврежденной последовательности. Дальнейшие исследования выявили ключевую роль, принадлежащую этому классу РНК в запуске механизмов восстановления повреждений ДНК.
В течение многих лет ди Фаганья и его группа занимаются изучением механизмов, лежащих в основе злокачественной трансформации и физиологического старения клеток, а также взаимосвязи между этими явлениями и нарушением целостности генома. По сути эти тесно связанные между собой феномены являются разными сторонами одной медали. Дело в том, что повреждения ДНК приводят к временной утрате клеткой способности к делению. Это позволяет избежать перестроек хромосом и мутаций, чреватых формированием злокачественных опухолей. При невозможности восстановления повреждений ДНК клетка обычно полностью прекращает делиться и вступает в фазу физиологического старения. Однако в некоторых случаях защитные механизмы не срабатывают и клетка начинает бесконтрольно пролиферировать, порождая раковую опухоль.
Открытие нового класса РНК дополняет молекулярную картину событий, происходящих в клетке при повреждениях ДНК, и открывает новые возможности интерпретации процессов старения, а также механизмов опухолевой трансформации и прогрессии опухолей. В частности, авторы планируют выяснить, не изменены ли механизмы синтеза РНК, реагирующей на повреждения ДНК, в опухолевых клетках и каким образом эти изменения могут влиять на процесс зарождения и развития опухоли.
Статья Sofia Francia et al. Site-specific DICER and DROSHA RNA products control the DNA-damage response опубликована в журнале Nature.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам ScienceDaily:
RNA: From Messenger to Guardian of Genome Integrity.
24.05.2012