Мутации в одних генах случаются намного реже, чем в других. Происходит так потому, что у ДНК-ремонтирующих белков есть свои «любимчики» в геноме, за которыми они следят намного тщательнее, чем за остальными.
В нашей ДНК постоянно что-то портится: правильные нуклеотиды заменяются неправильными, какие-то участки вообще выпадают, а какие-то, наоборот, обзаводятся новыми копиями. Такие повреждения называются мутациями, и происходят они как из-за внешних факторов (ультрафиолетовое излучение, например), так и из-за внутренних, вроде окислительного стресса, сопровождающего выработку энергии в митохондриях, или же ошибок клеточных машин, занимающихся копированием ДНК. Если мутация попала в половую клетку, она может стать причиной наследственного заболевания. Но и в других клетках тела повреждения ДНК могут доставить нам много неприятностей – например, спровоцировать развитие злокачественной опухоли.
Наши дела были бы совсем плохи, если в клетках не существовали специальные молекулярные машины, которые как раз ремонтируют (репарируют) мутировавшие участки генов. Но, как оказалось, у таких машин есть свои предпочтения – за какими-то генами они следят с большей тщательностью. Обнаружили это Фран Супек (Fran Supek) и Бен Ленер (Ben Lehner) из Центра геномной регуляции при Европейской молекулярно-биологической лаборатории (EMBL), проанализировавшие ДНК из более чем 650 опухолевых образцов. Исследователей интересовали единичные нуклеотидные замены, когда какая-то одна генетическая «буква» вдруг превращается в другую, из-за чего возникают точечные несоответствия между двумя комплементарными цепями ДНК.
Таких замен удалось найти 17 млн, которые были довольно неравномерно распределены: в каких-то участках ДНК замен оказалось больше, в каких-то – меньше. Причина же такого перекоса в том, что, как пишут авторы работы в статье в Nature, репарирующие белки почему-то некоторым участкам хромосом уделяют больше внимания. Соответственно, здесь ДНК находится в лучшем состоянии.
Иными словами, некоторые участки генома оказываются более подверженными мутагенезу из-за того, что за ними попросту плохо следят. В «любимчиках» у ДНК-репарирующих машин ходят работающие гены, которыми клетка пользуется постоянно. Что понятно: случись повреждение в таком гене, и клетке мгновенно станет нехорошо. Спящие же гены ремонтная система проверяет, если можно так сказать, спустя рукава. Проблема, однако, в том, что неактивные участки ДНК в результате мутации могут проснуться и запустить перерождение в злокачественную опухоль. С другой стороны, если молекулярная машина, ремонтирующая ДНК вообще отключается (как бывает у некоторых разновидностей рака), то дефекты в генах начинают накапливаться равномерно, вне зависимости от того, чем эти гены заняты в клетке.
Возможно, секрет противоракового лекарства состоит не столько в том, чтобы как-то подавлять сам мутационный процесс, сколько в том, чтобы обеспечить должную активность репарирующих систем – чтобы они, скажем, «перевыполняли план», тщательно ремонтируя по возможности все гены, а не только какие-то избранные. Ну а если отвлечься от практических задач и вспомнить про фундаментальную науку, то очевидно, что такие исследования лучше помогают нам понять ход эволюции, которая как известно, движется именно благодаря генетическим мутациям.
Автор: Кирилл Стасевич