Исследование, опубликованное в журнале Nature, показало, как закручивание и раскручивание «t-петель» на концах теломер предотвращает распознавание хромосом как повреждение ДНК. Исследование также раскрыло, как этот процесс регулируется.
Существенной проблемой для поддержания линейных хромосом является то, что конец ДНК не должен быть обнаружен как повреждение ДНК. Эта проблема решается теломерами, специализированными структурами некодирующей ДНК, которые защищают конец хромосом.
Считается, что один из способов, которым теломеры защищают конец хромосомы, – это использование лассо-подобной структуры t-петли, которая закапывает конец ДНК в теломер и маскирует его от обнаружения как повреждения ДНК. Эти петли образованы теломерами, сворачивающимися назад на конце хромосомы, и могут быть намотаны или размотаны.
"В то время как теломеры, как известно, играют жизненно важную роль в защите ДНК и позволяют клеткам делиться, существует облако неуверенности в отношении t-петель, их функции и важности.
Это вопрос, который мы хотели решить с помощью этого исследования », – говорит Панайотис Коцантис, автор статьи и постдок Лаборатории восстановления метаболизма двухцепочечных разрывов ДНК в Крике.
Исследование показало, насколько важно наматывать или разматывать эти t-петли на правильной стадии клеточного цикла.
Если репликация ДНК происходит, пока t-петля остается свернутой, это создает проблему, поскольку продвигающаяся репликационная вилка сталкивается с t-петлей, вызывая катастрофическую потерю теломер и повреждение конца хромосомы.
С другой стороны, манипулируя теломерами таким образом, чтобы t-петля неправильно разматывалась на всех стадиях клеточного цикла, исследователи обнаружили, что концы хромосом теперь не маскируются и обнаруживаются как повреждение ДНК. Впервые это показало, что t-петли важны для защиты концов хромосом.
"Обеспечение того, чтобы эти петли разматывались во время репликации ДНК, а затем повторно наматывались на всех других этапах клеточного цикла, необходимо для предотвращения повреждения хромосом.
Это действительно сложный процесс, и последствия, если он пойдет не так, могут быть катастрофическими для клетки », – объясняет Саймон Бултон, автор статьи и руководитель группы в Лаборатории метаболизма двухцепочечных разрывов ДНК в Крике.
Исследователи также обнаружили механизм, регулирующий наматывание и разматывание этих т-образных петель. Они обнаружили, что когда связанный с теломерами белок, называемый TFR2, рядом с t-петлей претерпевает химическое изменение, называемое дефосфорилированием, это привлекает другой белок, RTEL1.
Будучи привлеченным к t-петле, этот второй белок может раскрутить петлю. Исследование также показало, что верно и обратное: когда TFR2 фосфорилируется, это отталкивает RTEL1 и, таким образом, предотвращает разматывание петли вне стадии репликации клеточного цикла.
«Нашим следующим шагом будет рассмотрение того, как теломеры и t-петли функционируют в стволовых клетках, поскольку они используют разные защитные механизмы, а это означает, что если вы блокируете петли, образующиеся странным образом, хромосомы не сливаются – должно быть, что-то еще работает. здесь ", – объясняет Саймон.