Новое открытие опровергло основы современной клеточной биологии
Фото:
Идеи

Новое открытие опровергло основы современной клеточной биологии

Для размножения клетки используют механизм синтеза полимеров нуклеиновых кислот. Считается, что ферменты ДНК-полимеразы и РНК-полимеразы действуют только в одном направлении: копируют ДНК в ДНК или РНК. Это предотвращает внесение ненужных исправлений в «поваренную книгу» генома. Однако исследователи из США нашли первое доказательство, что сегменты РНК могут быть записаны обратно в ДНК. Это открытие может отразиться на множестве областей биологии. В частности, это может означать, что РНК-сообщения можно использовать в качестве шаблона для ремонта или перезаписи ДНК генома.

Команда профессора Ричарда Померанца из Университета Томаса Джефферсона исследовала необычную тета-полимеразу. Из 14 ДНК-полимераз в клетках млекопитающих только три выполняют большую часть работы по копированию всего генома при подготовке к делению клеток. Оставшиеся 11 в основном занимаются поиском и устранением неполадок в цепочках ДНК. Тета-полимераза чинит ДНК, но совершает при этом множество ошибок, пишет Science Daily.

Ученые заметили, что некоторые из этих ошибок проявляются и у другого клеточного механизма, более распространенного у вирусов — у обратной транскриптазы. Проведя серию элегантных экспериментов, они проверили тета-полимеразу на обратной транскриптазе при ВИЧ. И доказали, что тета-полимераза способна конвертировать РНК-сообщения в ДНК, и лучше справляется с этим, чем когда копирует ДНК в ДНК.

Она оказалась эффективнее и делала меньше ошибок, когда использовала шаблон РНК для записи новых ДНК-сообщений, чем когда пировала ДНК в ДНК. Можно предположить, что это ее основная функция в клетке.

При помощи рентгеновской кристаллографии ученые определили ее структуру и обнаружили, что эта молекула может менять форму, приспосабливаясь к более габаритным молекулам РНК. Для полимераз это уникальное свойство.

«Наше исследование указывает на то, что основная функция тета-полимеразы — обратная транскриптаза», — сказал Померанц. В здоровых клетках цель этой молекулы — ремонт ДНК с помощью РНК. В больных, например, в раковых, тета-полимераза обеспечивает рост клеток опухоли и сопротивляемость лекарственным средствам.

Ученые из США разобрались в работе клеточного процесса, который до сегодняшнего дня оставался для ученых загадкой, хотя и был описан в учебниках по биологии — как именно отключается начавшееся копирование генетического материала. Это открытие напрямую касается важнейшего процесса — транскрипционной фазы экспрессии генов.