Лобовые столкновения ферментов при чтении ДНК приводят к мутациям

Художественное представление происходящих в клетке процессов транскрипции и последующего синтеза белка. Фото: Nicolle Rager, National Science Foundation / Wikimedia Commons

Генетики выяснили, что столкновения ферментов, одновременно считывающих последовательность нуклеотидов ДНК в противоположных направлениях, вызывают мутации в областях, которые регулируют активность генов.

Считывание последовательности ДНК происходит при репликации — удвоении ДНК перед делением клетки, и при транскрипции — «переводе» ДНК в РНК. В обоих процессах участвуют комплексы ферментов, которые перемещаются вдоль молекулы ДНК. Если они движутся по встречным направлениям, то могут столкнуться, и один из ферментов «сойдет с рельсов». На примере сенной палочки Bacillus subtilis бактериологи и генетики из США выяснили, к чему приводят такие аварии.

Чтобы проверить, как лобовые столкновения ферментов отражаются на мутагенезе определенного гена, ученые создали два штамма B. subtilis. У первого штамма транскрипция и репликация шли в одном направлении, у второго — в противоположных. Сравнивая нуклеотидные последовательности этого гена в дочерних клетках, авторы работы выяснили, какого типа мутации возникают при столкновениях и в каких участках ДНК это чаще всего происходит.

Результаты анализа подтвердили, что при встречном движении ферментных комплексов мутации случаются чаще, причем чаще всего там, где начиналась транскрипция, — в промоторной области. Чаще всего один из нуклеотидов «выпадал», удваивался или заменялся на другой нуклеотид. Промоторы чувствительны к замене даже одного нуклеотида, а то, какой промотор предшествует гену, определяет его активность. Таким образом, ученые показали, что регуляция генов сильно зависит от столкновений ферментов, двигающихся вдоль ДНК.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Недавно российские ученые показали, что пятая часть мутаций, приводящих к раку, происходит на стадии репликации ДНК.
Теги:

Читать еще на Чердаке: