Теперь исследователи из Медицинского центра Beth Israel Deaconess (BIDMC) сообщают о новом механизме, с помощью которого потеря гена BRCA может ускорить вызывающие рак хромосомные перестройки. Новые результаты объясняют, как потеря функции BRCA1 или BRCA2 нарушает гомологичную рекомбинацию (HR), обычно точный процесс восстановления, используемый для исправления разрывов ДНК, и фактически стимулирует неисправное, склонное к ошибкам восстановление HR.Описанное в Интернете в выпуске журнала Nature от 28 апреля, это открытие может в конечном итоге предоставить клиницистам ценную новую информацию, которая поможет им определить риск и направить лечение пациентов, столкнувшихся с мутациями BRCA неопределенной значимости, и предлагает потенциально ценный новый инструмент для разработки. противораковых средств.«Мутации в генах BRCA вызывают рак груди и яичников, от которого страдают тысячи женщин в США и во всем мире, часто поражая их в расцвете сил», — говорит старший автор Ральф Скалли, бакалавр медицины и доктор философии, лидер в области груди.
Программа онкологической онкологии в Онкологическом центре BIDMC и доцент медицины Гарвардской медицинской школы. «В течение почти двух десятилетий ученые пытались лучше понять функции BRCA1 и BRCA2, подавляющие опухоль».Потенциально опасные разрывы в цепях ДНК обычно происходят во время репликации ДНК, что является предпосылкой для деления клеток. Эти разрывы происходят, когда репликационная вилка, дублирующая геном, останавливается на участках повреждения ДНК.
При неправильном ремонте разрывы могут способствовать нестабильности генома, что приводит к раку и другим заболеваниям.«Несколько лет назад мы и другие предположили, что BRCA1 и BRCA2 регулируют гомологичную рекомбинацию в сайтах остановки репликации», — объясняет Скалли. «Мы считаем, что эта функция имеет решающее значение для того, как эти гены подавляют рак груди и яичников. До сих пор у нас не было инструментов, необходимых для детального молекулярного изучения процессов HR в местах остановки репликационной вилки в хромосомах живых млекопитающих. клетка."
Чтобы решить эту проблему, первый автор Николас Уиллис, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Скалли, создал новый инструмент, используя комплекс белок-ДНК, который развился в бактериях.«Мы обнаружили, что Tus / Ter-комплекс Escherichia coli (E. coli) может быть сконструирован так, чтобы вызывать остановку сайт-специфической репликационной вилки и хромосомный HR в клетках мыши», — объясняет Уиллис. «По своей сути бактерии E coli — стандартная модель организма в науке — разработали очень простую систему для остановки репликационных вилок в зависимости от места».
Он объясняет, что эта система состоит из коротких элементов ДНК, называемых Ter-сайтами, длиной 21–23 пары оснований и прочно связанных белком Tus. «Tus связывает эти Ter-элементы с чрезвычайно высоким сродством и, при подходе к репликационной вилке, действует как барьер для развития вилки вдоль ДНК. Tus / Ter эффективно устанавливает« дорожный блок »и останавливает репликационную вилку».По словам авторов, «кислотный тест» для нового инструмента наступил, когда эта же короткая последовательность Ter была помещена в репортер, немного большую последовательность ДНК, которая может подвергаться определенным перестройкам в хромосоме, когда ее запускают для этого. «Когда он участвовал в гомологичной рекомбинации, изменение последовательности заставляло клетки экспрессировать зеленый флуоресцентный белок», — объясняет Уиллис. «Когда клетки загорелись зеленым, мы знали, что произошло положительное событие».Как он продолжает объяснять, команда адаптировала репортера, чтобы различать безошибочный / высокоточный HR и подверженный ошибкам / аберрантный HR. «Примечательно, что когда мы изучали клетки, лишенные BRCA1 или BRCA2, мы обнаружили, что частота аберрантных событий HR, запускаемых в Tus / Ter-stalled репликационных вилках, на самом деле увеличилась по сравнению с нормальными клетками.
Мы знали, что в этот момент мы обнаружили новые и важный процесс, благодаря которому потеря гена BRCA способствует развитию рака ».По словам Скалли, открытие представляет собой многообещающий мост между фундаментальной наукой и клиникой. «Иногда генетический тест секвенирования выявляет мутацию в BRCA1 или BRCA2, которая не была окончательно связана с раком», — объясняет он.
Часто описываемые как «варианты неопределенной значимости» (VUS), эти мутации не обнаруживаются с достаточно высокой частотой у здоровых женщин или женщин с раком груди или яичников, чтобы можно было надежно классифицировать конкретные мутации BRCA1 или BRCA2 как мутации высокого или низкого риска. риск. Это важный вопрос, поскольку женщина с известной мутацией гена BRCA с высоким риском может решить пройти потенциально спасающую жизнь профилактическую мастэктомию или овариэктомию, как далее объясняет Скалли.
«Растет понимание того, что тщательное измерение HR-функций мутантов BRCA1 и BRCA2 VUS может помочь классифицировать их в группы высокого или низкого риска», — отмечает он. «Было бы отрадно, если бы наша система могла предоставить новую информацию, чтобы помочь текущим усилиям по классификации этих мутантов VUS».Кроме того, добавляет он, понимание механизмов, которые регулируют ЧСС в остановившихся вилках репликации, может дать дополнительные надежды для разработки новых лекарств от рака. «Если бы мы могли использовать этот инструмент для помощи в разработке новых методов лечения рака, это было бы большим ударом», — говорит Скалли. «Эта новая система также может быть полезна при редактировании генома, которое считается революционной технологией, используемой для разработки новых методов генной терапии».