"Элитные" гены лучше защищены от ошибок

Клетки нашего организма многократно меняются - одни отмирают, а на смену им приходят новые. При делении одной клетки получаются две генетически идентичных дочерних клетки, ДНК которых должна буква в букву совпадать с родительской. Но процесс образования новой молекулы ДНК на основе исходной довольно сложен и не застрахован от ошибок. Эти ошибки приводят к различным неполадкам в нашем организме и, как считается, сильно сокращают продолжительность жизни.

Существуют также процессы, направленные на исправление допущенных ошибок. Причем в некоторых - элитных - участках ДНК они работают в полную силу, а в других - нет. Ученые из медицинского центра при Рочестерском университете, США, обнаружили механизм, который регулирует степень защищенности ДНК.

Исследователи надеются, что в будущем мы сможем искусственно повышать степень защищенности нашей генетической информации, тем самым уменьшая риск возникновения онкологических заболеваний и - мечта многих - увеличивая продолжительность жизни.

Результаты исследования были опубликованы в Journal of Biological Chemistry. Ученые пришли к выводу, что в регуляции сохранности ДНК важную роль играет процесс ацетилирования - присоединения к органическим веществам остатка уксусной кислоты.

В предыдущих исследованиях было установлено, что в ходе эволюции человечества было создано два режима заботы о сохранности участков ДНК при делении клеток - стандартный, в котором точность процесса репликации (удвоения молекулы ДНК) и уровень исправления ошибок средние, и элитный, в котором точность высока и практически все допущенные ошибки исправляются.

Смысл такого разделения состоит в экономии энергии. Есть часть белков, которые крайне важны для выживания организма, - это белки кровяных, сердечных клеток, клеток печени и т.д. Именно они попадают в элитную группу с особой заботой о сохранности генетического материала. Но точность требует больших энергетических затрат и поэтому в участках, кодирующих не столь жизненно необходимые белки (и их - большинство), эти процессы работают не на полную мощь, что в итоге приводит к значительной экономии ресурсов.

До сих пор ученые не знали, как регулируется степень защищенности участка ДНК. Авторы исследования обнаружили, что именно ацетилирование определяет, какую заботу получит тот или иной участок.

Как же это происходит? При удвоении ДНК копирование происходит небольшими сегментами, которые потом скрепляются в единую молекулу. Причем одна часть каждого сегмента содержит большее количество ошибок, а оставшаяся - меньшее. Для областей ДНК, получающих стандартную степень коррекции, 20% каждого сегмента (содержащие больше ошибок) отмечаются, вырезаются и удаляются. Образовавшееся пустое место затем перекрывается следующим сегментом. Подобное перекрытие снижает уровень ошибок и чем оно больше - тем более точным будет результат. Для "элитных" генов степень перекрытия почти в два раза выше: 30-40%. Но тем не менее некоторое количество ошибок все равно вкрадывается даже при репликации с большой степенью перекрытия. Для их исправления существует отдельный процесс, который находит и исправляет ошибки. На его интенсивность также влияет уровень ацетилирования.

"Если мы найдем способ улучшить защищенность ДНК, усилив естественные процессы коррекции ошибок, которые наш организм уже умеет применять, то это поможет нам жить дольше", - выражают надежду авторы исследования.