Исследователи из Института Вейцмана обнаружили механизм, который может объяснить, почему некоторые повреждения ДНК исправляются клеткой, а другие сохраняются и превращаются в мутации, способствующие развитию рака.
Работа была проведена совместно со специалистами Университета Роуэна в США. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications.
Откуда появляются опасные мутации
ДНК клеток человека постоянно подвергается повреждениям. Они могут возникать под воздействием ультрафиолетового излучения, окислительных процессов, химических веществ и естественных реакций внутри организма.
В большинстве случаев специальные ферменты обнаруживают повреждённые участки ДНК и восстанавливают их. Однако иногда система репарации не срабатывает. Тогда повреждение сохраняется и может превратиться в постоянную мутацию.
Накопление таких мутаций считается одним из основных механизмов развития онкологических и некоторых наследственных заболеваний.
До настоящего времени учёные не могли полностью объяснить, почему ферменты успешно исправляют одни повреждения, но пропускают другие.
Форма ДНК влияет на её восстановление
Команда под руководством доктора Ариэля Афека из Института Вейцмана установила, что работа восстанавливающих ферментов зависит не только от места повреждения, но и от окружающей последовательности, формы и пространственной структуры ДНК.
Если повреждённый участок ДНК изгибается определённым образом и его малая бороздка становится уже, в этой области образуется электрический заряд, притягивающий восстанавливающий фермент. В таком случае вероятность успешного исправления повреждения увеличивается.
Если структура ДНК остаётся более плоской и не создаёт необходимого электрического притяжения, фермент может не распознать повреждение. Оно остаётся неисправленным и впоследствии способно превратиться в мутацию.
По словам исследователей, различия в эффективности восстановления отдельных участков ДНК могут быть очень значительными.
Тысячи последовательностей проверили одновременно
Для проведения эксперимента учёные разработали платформу BER-Map. Она позволяет размещать повреждения в тысячах искусственно созданных последовательностей ДНК и наблюдать, как различные восстанавливающие ферменты реагируют на каждую из них.
Исследователи изучили работу трёх ферментов — UDG, TDG и MBD4. Эти ферменты участвуют в устранении распространённых повреждений ДНК, способных вызывать опасные изменения генетического кода.
Эксперименты показали, что на распознавание повреждения влияют не только соседние элементы ДНК, но и участки, расположенные на расстоянии до пяти позиций от него.
Затем полученные результаты сравнили с базами данных генетических изменений в опухолях человека. Участки, которые хуже распознавались восстанавливающими ферментами в лаборатории, совпадали с зонами повышенного накопления мутаций в реальных злокачественных опухолях.
Как открытие может помочь в лечении рака
Это фундаментальное исследование пока не предлагает нового лекарства или готового метода лечения. Однако оно помогает глубже понять, почему мутации возникают в определённых участках генома и почему естественная система защиты организма не всегда предотвращает их появление.
В дальнейшем результаты работы могут использоваться для:
- более точного прогнозирования участков возможного появления мутаций;
- изучения индивидуальных механизмов развития опухолей;
- создания модифицированных ферментов, способных эффективнее восстанавливать ДНК;
- разработки новых методов персонализированного лечения рака;
- поиска молекулярных мишеней для противоопухолевых препаратов.
Учёные подчёркивают, что до появления клинических методов лечения на основе этого открытия необходимы дополнительные исследования. Тем не менее полученные данные раскрывают один из важных механизмов возникновения мутаций, лежащих в основе онкологических заболеваний.
Лечение рака в Израиле
Израильские онкологи применяют современные методы молекулярной диагностики, генетического анализа опухоли, таргетной терапии и иммунотерапии. Выбор лечения зависит от типа заболевания, стадии, ранее проведённой терапии и индивидуального генетического профиля опухоли.
Если вы хотите пройти диагностику или лечение в Израиле с применением передовых медицинских технологий у ведущих врачей и в крупнейших клиниках страны, обращайтесь в Sapir Medical Clinic: info@sapirmedical.com.
Материал носит информационный характер и не заменяет консультацию врача.
