Ученые Пенсильванского университета и Университета Лидса раскрыли ранее неизвестный механизм воспроизводства (репликации) ДНК в клетках человека, играющий критическую роль в поддержании правильного деления клеток. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
Молекулярные биологи идентифицировали в клетках комплекс белков, который помогает управлять приостановкой или полной остановкой репликации ДНК, обеспечивая плавность процесса.
Процесс репликации ДНК задействует множество белковых комплексов с узкоспециализированными функциями, включая участие в раскручивании двойной спирали ДНК и копировании обеих нитей ДНК. В предыдущих исследованиях было показано, что существуют белки, останавливающие репликацию вдоль ведущей цепи ДНК. Однако оставалось загадкой, как останавливается репликация на отстающей цепи.
Обе цепи в двойной спирали ДНК направлены в противоположные стороны. Когда спираль расплетается, образуя вилку, к ведущей цепи присоединяется затравка, которая становится передней частью новой цепи, непрерывно растущей нуклеотид за нуклеотидом. Однако при этом вторая цепь, называемая отстающей, ждет, когда ДНК расплетется настолько, чтобы можно было присоединить к себе затравку, называемую фрагментом Оказаки, чтобы начать синтез цепи в сторону, противоположную от точки расплетания.
Чтобы определить механизм остановки репликации отстающей цепи, исследователи использовали криоэлектронную микроскопию, анализ мутаций на основе системы CRISPR и другие передовые методы идентификации белкового комплекса. Оказалось, что ключевую роль в этом процессе играют четыре белка, объединенные в комплекс 55LCC. Они связываются с ДНК и репликационным комплексом, позволяя последнему подвергаться расщеплению ферментами.
В то же время 55LCC важна для обеспечения всего процесса репликации ДНК, поэтому отсутствие этого комплекса ведет к прекращению нормального деления клеток. Мутации в генах, кодирующих белки этого комплекса, могут вызвать различные заболевания, включая потерю слуха, когнитивные и двигательные нарушения, а также эпилепсию.
