Исследование, которое фокусируется на том, как ДНК реплицируется каждый раз при делении клетки, помогает прояснить ранее необъяснимые закономерности того, как наша ДНК изменяется с течением времени. Это также дает новое понимание того, как человеческий геном формировался на протяжении всей эволюции.Исследователи разработали методику, которая помогает им лучше понять процесс репликации ДНК и отслеживать, где могут произойти ошибки.
Исследование показало, что некоторые из генетических переключателей, которые контролируют активацию генов, могут быть горячими точками для развития дефектов ДНК или мутаций.Исследователи из Эдинбургского университета разработали метод маркировки и отслеживания частей новой ДНК по мере их создания, а также определения того, какой копирующий фермент отвечает за это.В этом участвуют несколько копирующих ферментов, называемых полимеразами. Одна полимераза сначала создает короткие участки ДНК, которые действуют как каркас, чтобы другие копирующие ферменты могли затем реплицировать оставшуюся ДНК.
Поскольку эта матричная ДНК содержит ошибки, стандартная модель предполагала, что все они были удалены во время процесса.
Однако исследователи обнаружили, что небольшая, но значительная часть — до 1,5% — готовой ДНК остается каркасом.Эти участки каркаса и ошибки, которые они содержат, попадают в ловушку ДНК.Это обычно происходит в точках важных регуляторных переключателей, которые часто контролируют включение и выключение генов.
Следовательно, эти сайты с большей вероятностью, чем другие регионы, содержат захваченную каркасную ДНК и связанные с ней ошибки.Ошибки в этих важнейших генетических последовательностях могут изменить или разрушить регуляторный переключатель, что может привести к генетическому заболеванию, изменить предрасположенность к распространенным заболеваниям или способствовать развитию рака.
Исследователи надеются, что это знание поможет в поиске мутаций, вызывающих заболевания, особенно в трудных для интерпретации областях генома, которые не кодируют белки.Исследование, финансируемое Советом по медицинским исследованиям, опубликовано в журнале Nature.Доктор Мартин Тейлор, который руководил исследованием в MRC Human Genetics Unit, сказал: «Мы знали о поразительных закономерностях в том, как изменяется ДНК в течение нескольких лет, но не могли объяснить, почему эти закономерности существуют. Эта новая работа дает нам механизм и выявил ранее невидимые закономерности, которые, вероятно, являются наиболее важным открытием, поскольку они указывают на участки в нашей ДНК, которые, вероятно, имеют высокий уровень повреждающих мутаций ».
Профессор Эндрю Джексон, который руководил исследованием в MRC Human Genetics Unit, сказал: «Наши исследовательские группы очень гордятся тем, что разработали важный новый метод отслеживания ферментов полимеразы, которые копируют наш геном внутри самой клетки. Это показывает нам, что несмотря на то, что репликация ДНК является удивительно точным процессом, ошибки действительно возникают в кластерах на важных участках генома. Это новое понимание фундаментального биологического процесса стало возможным благодаря объединению междисциплинарных вычислений и лабораторных знаний в IGMM ».