Двойной агент APOBEC
Биологи из ИППИ РАН узнали, как возникают мутации, приводящие к раку
Мария Ефимова
Биоинформатики из Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН (ИППИ РАН) и университета Женевы смогли доказать, что большинство мутаций, приводящих к развитию 18 процентов раковых опухолей, происходит во время репликации ДНК. Результаты исследования описаны в статье, вышедшей 1 февраля в журнале Genome Research (Seplyarskiy et al., APOBEC-induced mutations in human cancers are strongly enriched on the lagging DNA strand during replication).
Мутации в ДНК соматических клеток человека приводят к трансформации здоровой клетки в раковую, последующему развитию заболевания, и приобретению устойчивости к противораковой терапии. APOBEC – это белок противовирусной защиты, вызывающий изменения ДНК или РНК вирусов, но в раковой клетке он «нападает на своих» и «атакует» человеческую ДНК. Так, в 18 процентах раковых опухолей APOBEC сильно мутирует ДНК хозяина в опухолевых клетках. Однако APOBEC не способен изменять нормальную двуцепочечную ДНК человека, и то, каким образом он вызывает в ней мутации, оставалось неизвестным.
Группе биоинформатиков из Сектора молекулярной эволюции ИППИ РАН удалось пролить свет на этот вопрос. Учёные показали, что большинство мутаций, вызываемых APOBEC, происходят во время репликации ДНК, в те недолгие промежутки времени, пока нити ДНК не спарены друг с другом. Цепь ДНК, реплицирующаяся как отстающая, остается одиночной дольше; соответственно на ней случается большинство мутаций, вызываемых APOBEC.
«Процесс мутирования для различных раков очень специфичен: так, рак курильщиков возникает из-за мутаций, вызванных веществами в сигаретном дыме, а базальная карцинома или меланома – из-за воздействия солнечного света. Однако есть процессы, приводящие к мутациям сразу для множества типов рака, один из основных среди них – это мутации вызванные активностью белка APOBEC, атакующего одноцепочечную ДНК», – пояснил автор проекта и первый автор статьи Владимир Сеплярский.
По словам молодого учёного, есть вероятность, что полученные результаты при их последующем развитии приведут к более глубокому пониманию того, что происходит в раковых и соматических клетках и, как следствие, к созданию противораковой терапии.
Об иллюстрации:
«Сказка о трёх поросятах» в контексте мутагенеза человека. Братья-поросята – это цитозины в контексте TpCpA (специфический контекст для мутаций, оставляемых APOBEC) во время репликации ДНК. Младший поросёнок (ближайший к зрителю) – цитозин, построил соломенный домик на отстающей цепи ДНК и подвержен атакам волка-APOBECа. Средний поросёнок – метилированный цитозин, построил деревянный домик и защищён лучше (метилирование ДНК несколько защищает от APOBEC). Наиболее безопасный каменный домик – цитозин в двуцепоченой ДНК, которая пока не реплицируется – принадлежит старшему брату.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
03.02.2015