Когда клетка делится на две дочерние клетки, она должна реплицировать весь свой геном и транскрибировать его часть, чтобы образовались новые белки. Деление клеток в значительной степени регулируется специфическими генами, включая протоонкогены Cyclin E и Myc. Их сверхэкспрессия или мутация в онкогены, например, после воздействия на клетки канцерогена, приводит к неконтролируемой пролиферации клеток и способствует образованию рака. «Мы хотели понять, почему в клетках с активированными онкогенами накапливаются многочисленные мутации», — объясняет Танос Халазонетис, профессор кафедры молекулярной биологии факультета естественных наук UNIGE.
Репликация должна начинаться между двумя генами
Чтобы воспроизвести всю его ДНК, то есть почти 6.4 миллиарда пар нуклеотидов всего за несколько часов, клетка организует подготовку этого процесса одновременно в тысячах сайтов на каждой хромосоме. Положение и расстояние между этими сайтами, называемыми «источниками репликации», необходимо контролировать, чтобы обеспечить плавное и эффективное выполнение репликации.
Исследователи UNIGE разработали метод определения источников репликации на всех хромосомах. Это состоит из выделения и секвенирования вновь синтезированной ДНК из клеток, которые только что вошли в фазу репликации, чтобы нанести на карту геном те сайты, где репликация началась. Этот метод, специально разработанный для клеток человека, предлагает высокую степень чувствительности и разрешения.
«Первоначально клетка идентифицирует все потенциальные источники репликации с помощью молекулярного маркера.
Мы обнаружили, что в нормальных клетках аберрантные источники репликации впоследствии удаляются. Это касается тех, которые расположены внутри гена, тогда как они должны находиться вне генов, чтобы цельное послание каждого гена сохранялось », — объясняет Морган Машерет, исследователь из отдела молекулярной биологии в UNIGE и первый автор книги статья.
Когда клетки пропускают шаги
Активация онкогенов Cyclin E или Myc, с другой стороны, побуждает клетки преждевременно начать репликацию своей ДНК, не успев устранить все источники репликации, присутствующие в генах. "Таким образом, механизмы репликации и транскрипции активны одновременно над генами, несущими источник репликации, что вызывает конфликты. Наш анализ показывает, что эти конфликты вызывают разрывы ДНК, хромосомные перестройки и, следовательно, мутации », — говорит Танос Халазонетис.
Объясняют ли эти результаты геномную нестабильность при различных типах рака??
Чтобы ответить на этот вопрос, биологи изучили набор из более чем 500000 хромосомных перестроек, которые уже охарактеризованы в широком диапазоне опухолей. «Мы заметили, что эти хромосомные дефекты особенно распространены в зонах конфликта, которые мы описали. Мы надеемся, что открытие механизма, который частично или полностью объясняет генезис этой геномной нестабильности, в конечном итоге приведет к разработке новых терапевтических стратегий », — заключает Морган Мачерет.