Могут ли дрожжи и люди быть еще более отличными друг от друга? Оценивая только их внешний облик, ответ, вероятно, будет отрицательным. Однако, если изучить наши геномы, можно увидеть поразительное сходство. Это объясняется наличием общего предка, известного как LECA (последний универсальный общий предок эукариот). До того как этот одноклеточный организм исчез примерно 2 миллиарда лет назад, он передал по наследству Dicer — важный белок, который по-прежнему нужен людям и некоторым видам дрожжей, сообщает Лаборатория Колд-Спринг-Харбор.
«Dicer — это древний белок, — поясняет профессор из лаборатории Колд-Спринг-Харбор Роб Мартиенссен. — Его непосредственное взаимодействие с РНК изучено достаточно хорошо. Однако, то, как он функционирует в рамках всего генома и как это воздействует на стабильность генома, продолжает оставаться предметом исследований».
В 2014 году команда Мартиенссена обнаружила, что Dicer разрешает конфликты между транскрипцией (T) ДНК с помощью РНК-полимеразы — процессом создания РНК — и репликацией (R) — копированием ДНК с помощью ДНК-полимеразы. Столкновения T и R могут приводить к образованию гибридов РНК и ДНК, называемых R-петлями. Эти структуры нарушают оба процесса, что может привести к повреждению ДНК и раку. Ранее считалось, что для устранения последствий столкновений T и R человеку и дрожжам нужен только фермент под названием РНКаза H. Теперь команда учёных выяснила, что необходимы и РНКаза H, и Dicer.
«Столкновения Т-R напоминают разорванную молнию, — поясняет Мартиенссен. — Клетка способна справиться с этим, соединив молнию в другом месте от повреждения. Однако, если не удается устранить препятствие — саму R-петлю, — возникает серьезная проблема. Мы выяснили, что Dicer помогает приостанавливать РНК-полимеразу во время столкновений, давая процессу репарации время наверстать упущенное. Без Dicer репарация всё равно происходит, но она вызывает мутации, рак и другие проблемы».
В приостановке работы РНК-полимеразы важную роль играет белковая структура, известная как комплекс интегратора. В то же время, у дрожжей этот процесс определяется исключительно Dicer. Когда в лаборатории отключили Dicer у дрожжей, количество Т-Р конфликтов начало расти. Команда с удивлением обнаружила, что без Dicer родственный белок под названием Argonaute (Ago) усугублял ситуацию.
«Мы ожидали, что Ago будет работать так же, как Dicer, но на деле они выполняют противоположные функции, что является весьма неожиданным, — отмечает Мартиенссен. — Как правило, Ago объединяет малые РНК, которые генерирует Dicer. Если удалить Dicer, в данном случае, если это произойдет, то ни одна из малых РНК не будет загружена. Исследования показали, что Ago начинает загружать малые РНК из R-петель, что, возможно, является причиной возникшей проблемы».
Лаборатория Мартиенссена нацелена на создание исчерпывающего представления о роли Dicer в поддержании генома: «Мы всегда считали его частью иммунной системы, но Dicer явно возник в результате транскрипционно-репликационной эволюции. Это в корне меняет наши представления о Dicer и понимание фундаментальных процессов жизни». Работа опубликована в журнале Molecular Cell.
[Фото: Martienssen lab/CSHL]