Чтобы лучше понять, как клетка находит и исправляет эти неправильные перекрестные связи, исследователи из Университета Рокфеллера и их коллеги изучают геномы пациентов, у которых процесс восстановления нарушен. В двух отдельных исследованиях, последнее из которых было описано в Molecular Cell 6 августа, они идентифицировали два новых гена, в которых мутации могут вызывать одно такое редкое генетическое заболевание, анемию Фанкони, и таким образом открыли новые взгляды на этот важнейший путь восстановления.«Наша работа началась, как это часто бывает, с образцов и историй болезни пациентов. В этих случаях у нас было два пациента, каждый из которых представлял своего рода загадку: у них были симптомы анемии Фанкони, но генетическая причина еще не идентифицирована», — говорит старший автор Агата Смогоржевская, доцент и заведующая лабораторией поддержки генома. «Наше исследование привело нас к обнаружению дефектного белка RAD51 у одного пациента и аналогичного дисфункционального белка UBE2T у другого».
Гены, кодирующие RAD51 и UBE2T, наряду со многими другими генами, связанными с анемией Фанкони в предыдущих исследованиях, участвуют в процессе восстановления, известном как восстановление межнитевых перекрестных связей, который устраняет неправильное соединение между двумя цепями ДНК. Вызывается химическими агентами, включая часто используемые химиотерапевтические препараты, такие как цисплатин; химические вещества, называемые альдегидами, которые естественным образом встречаются в клетках, и азотистая кислота, образующаяся после поедания нитратов, ICL блокируют репликацию ДНК, делая невозможным точное копирование клетками своих геномов при делении.
Процесс восстановления ICL очень сложен и использует несколько ферментов, которые разрывают связь между цепями ДНК, освобождая их и позволяя клеткам расти.Геном находится под постоянным риском образования ICL, а дефекты в пути восстановления ICL могут вызывать ряд симптомов, связанных с анемией Фанкони: предрасположенность к раку, недостаточность стволовых клеток в костном мозге, ответственных за производство клеток крови, бесплодие, а также а также пороки развития.В исследовании RAD51, поддержанном консорциумом Starr Cancer Consortium, первый автор Андерсон Ван, научный сотрудник лаборатории Smogorzewska, и его коллеги намеревались определить причину симптомов анемии Фанкони у девочки в Международном регистре анемии Фанкони. . Когда они секвенировали гены, кодирующие белок в ее геноме, они обнаружили мутации в одной из двух копий гена белка RAD51 — неожиданный виновник.
Уже было известно, что этот белок важен для другого процесса репарации ДНК, называемого гомологичной рекомбинацией, при котором отсутствующий участок ДНК заменяется с использованием его сестринской цепи в качестве матрицы. Считается, что гомологичная рекомбинация используется на последнем этапе репарации ICL после того, как поперечная сшивка была разрезана.Но поскольку только одна копия гена RAD51 была частично дефектной, ее клетки все еще могли выполнять гомологичную рекомбинацию, но не репарацию ICL. Если бы обе копии жизненно важного RAD51 были неисправны, девочка никогда бы не родилась.
Чтобы показать, что дефектная копия гена RAD51 действительно ответственна за ее симптомы, исследователи с помощью генной инженерии создали собственные клетки пациента, чтобы удалить дефект, который восстановил их способность исправлять ICL. Дальнейшие эксперименты с клетками пациента, в том числе биохимические исследования, проведенные соавтором Стивеном Ковальчиковски в Калифорнийском университете в Дэвисе, заставляют исследователей подозревать, что RAD51 играет роль вне гомологичной рекомбинации, подавляя активность двух ферментов, которые деградировать ДНК в ICL.
Когда RAD51 неисправен, эти ферменты (ДНК2 и WRN) становятся чрезмерно разрушительными.В исследовании UBE2T, опубликованном 7 июля в Cell Reports, команда, включая первого автора Кимберли Рикман, биомедицинского сотрудника лаборатории Смогоржевской, обнаружила, что мутации в гене белка под названием UBE2T объясняют симптомы анемии Фанкони, наблюдаемые у другого пациента из регистра. . Хотя уже было известно, что UBE2T участвует в активации репарации ICL, открытие того, что эти мутации могут вызывать анемию Фанкони, показало, что белок является незаменимым игроком в этом пути.
«Хотя мы обнаружили новые причины этого разрушительного, но очень редкого генетического заболевания, результаты этой работы идут гораздо дальше. Выявив новые нарушения этого пути восстановления, мы можем лучше понять механизмы события, которое имеет решающее значение для каждого клеточного деления. — процесс, который постоянно происходит в организме человека на протяжении всей жизни », — говорит Смогоржевская.
