Клетки человека могут записывать последовательности РНК в ДНК
Клетки содержат механизм, который дублирует ДНК в новый набор, который попадает во вновь сформированную клетку. Тот же самый класс машин, называемых полимеразами, также создает сообщения РНК, которые похожи на заметки, скопированные из центрального хранилища рецептов ДНК, поэтому их можно более эффективно считывать в белки.
Но считалось, что полимеразы работают только в одном направлении ДНК в ДНК или РНК.
Это предотвращает перезапись сообщений РНК обратно в книгу рецептов геномной ДНК. Теперь исследователи из Университета Томаса Джефферсона предоставляют первое свидетельство того, что сегменты РНК могут быть записаны обратно в ДНК, что потенциально бросает вызов центральной догме биологии и может иметь широкие последствия, влияющие на многие области биологии.
«Эта работа открывает двери для многих других исследований, которые помогут нам понять важность наличия механизма преобразования сообщений РНК в ДНК в наших собственных клетках», – говорит Ричард Померанц, доктор философии, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии в Университете Томаса Джефферсона. . «Тот факт, что человеческая полимераза может делать это с высокой эффективностью, вызывает много вопросов». Например, это открытие предполагает, что сообщения РНК могут использоваться в качестве шаблонов для восстановления или перезаписи геномной ДНК.
Вместе с первым автором Гурушанкаром Чандрамули и другими сотрудниками команда доктора Померанца начала с исследования одной очень необычной полимеразы, называемой полимеразой тета. Из 14 ДНК-полимераз в клетках млекопитающих только три выполняют основную часть работы по дублированию всего генома для подготовки к делению клетки. Остальные 11 в основном участвуют в обнаружении и ремонте разрыва или ошибки в цепях ДНК. Полимераза тета восстанавливает ДНК, но очень подвержена ошибкам и допускает множество ошибок или мутаций. Поэтому исследователи заметили, что некоторые из «плохих» качеств полимеразы тета были теми же, что и у другой клеточной машины, хотя еще одно часто встречается у вирусов – обратная транскриптаза. Как и Pol theta, обратная транскриптаза ВИЧ действует как ДНК-полимераза, но также может связывать РНК и считывать РНК обратно в цепь ДНК.
В серии элегантных экспериментов исследователи протестировали тета-полимеразу против обратной транскриптазы ВИЧ, которая является одной из наиболее изученных в своем роде. Они показали, что полимераза тета способна преобразовывать сообщения РНК в ДНК, что она и делала так же, как обратная транскриптаза ВИЧ, и что на самом деле она справлялась лучше, чем при дублировании ДНК в ДНК. Полимераза тета была более эффективной и вносила меньше ошибок при использовании матрицы РНК для записи новых сообщений ДНК, чем при дублировании ДНК в ДНК, предполагая, что эта функция могла быть ее основной целью в клетке.
Группа сотрудничала с лабораторией доктора Сяоцзян С. Чен в USC и использовала рентгеновскую кристаллографию для определения структуры и обнаружила, что эта молекула способна изменять форму, чтобы приспособиться к более объемной молекуле РНК – подвиг, уникальный среди полимераз.
«Наши исследования показывают, что основная функция полимеразы тета – действовать как обратная транскриптаза», – говорит д-р Померанц. «В здоровых клетках целью этой молекулы может быть РНК-опосредованная репарация ДНК. В нездоровых клетках, таких как раковые клетки, сильно экспрессируется тета-полимераза, которая способствует росту раковых клеток и устойчивости к лекарствам. Будет интересно узнать, как активность полимеразы тета на РНК способствует репарации ДНК и пролиферации раковых клеток ».
Это исследование было поддержано грантами NIH 1R01GM130889-01 и 1R01GM137124-01, а также R01CA197506 и R01CA240392. Это исследование также было частично поддержано грантом Фонда исследования рака в Башне.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
