21 марта, 2015 
adminGWP 
фото: vesti.ru
Биотехнолог Светлана Хороненкова. Скринш: rtr-vesti.ru.
Молекула ДНК в клетках человека химически нестабильна, что вызывает её повреждения различной природы . Существует целый механизм, обеспечивающий ответ на повреждение ДНК, который включает в себя процессы обнаружения повреждения ДНК, генерацию сигнала о повреждении и "починку" молекулы ДНК – так называемую репарацию.
Ответ на повреждение ДНК чрезвычайно важен для организма. Генетический материал постоянно копируется для передачи новым клеткам (соответственно, перед репликацией ДНК должна быть отремонтирована). Если поврежденная ДНК была реплицирована, то риск рака и других заболеваний значительно увеличивается (из-за возникновения мутаций). Всё это может привести к смерти клетки, а то и целого организма. Система репарации включает в себя ферменты, которые отвечают за то, чтобы поврежденную ДНК каким-либо образом проверить на качество и спасти до того, как она перейдёт дочерней клетке. Один из путей – распознавание поврежденных оснований и сигнализация другим ферментам, которые и будут их "ремонтировать".
Среди этих ферментов – киназа ATM, которая передаёт сигнал от поврежденной ДНК клеточной системе репарации. Учёные предполагали, что исключительно ATM распознает так называемые двойные разрывы ДНК (напомним, что последняя представляет собой двойную спираль). Эти разрывы очень опасны, потому что они могут привести к потере генетической информации.
"Эндогенные, внутренние, двойные разрывы ДНК в клетках в обычных условиях не возникают в больших количествах, – объясняет Хороненкова. – Сама идея функционирования клетки заключается в том, чтобы не допустить образования двойных разрывов ДНК. Нам удалось выяснить, что ATM активируется и начинает выполнять свою функцию не только в случае двойных разрывов, но и в ответ на однонитевые разрывы".
Однонитевые разрывы появляются в клетке с невероятной частотой – по 10-20 тысяч в день, поясняет докторант химфака МГУ. В отличие от них двойные разрывы возникают крайне редко 10-20 штук в день. Это подчёркивает важность сигнализации присутствия неисправленных однонитевых разрывов ДНК для ремонтирующей системы.
В ответ на однонитевые разрывы АТМ сама себя активирует и передаёт сигнал о повреждении. В результате репликация ДНК приостанавливается, у клетки появляется больше времени для "ремонта". Если своевременной "починки" не произошло, то образуется двойной разрыв ДНК, что гораздо страшнее, так как повышается риск рака и других заболеваний.
Следует вспомнить, что мутация в гене АТМ связана с генетическим заболеванием атаксия-телеангиэктазия – это редкая передающаяся по наследству болезнь, которая проявляется в основном у детей: они страдают от иммунодефицита, нейродегенерации, предрасположенности к раку и умирают в возрасте 14-15 лет.
Докторант химического факультета МГУ имени Ломоносова Светлана Хороненкова (также имеющая аффилиацию Оксфордского университета) вошла в состав международной группы ученых. Ее роль заключалась в дизайне проекта, его экспериментальном исполнении и оформлении результатов для отчета.
Хороненкова резюмирует: «теперь мы хотим понять механизм того, как происходит активация АТМ в ответ на однонитевые разрывы. Будущая работа должна в конце концов помочь улучшить уровень жизни страдающих от подобных заболеваний пациентов».
Как прокомментировал «MKRU-Наука» генетик из НИЦ «Курчатовский институт» (Москва) Артем Недолужко, «изучение работы систем репарации («ремонта») ДНК в клетке — одно из важнейших фундаментальных и прикладных направлений в современной биологии. Знания о механизмах и путях «ремонта» нашего генома приблизит понимание развития генетически обусловленных болезней, в том числе и онкологических заболеваний. Работа, посвященная исследованию механизму действия ATM киназы, небольшой, но необычайно важный кирпичик, вложенный в систему знаний о функционировании клетки».
Кстати, к заслугам 31-летней исследовательницы Светланы Хороненковой можно отнести также прибор, позволяющий точно определить содержание Д-сирина, отвечающего за регуляцию нервной деятельности человека. Нехватка этой аминокислоты в спинномозговой жидкости или тканях мозга вызывает возникновение шизофрении или болезни Альцгеймера. "Шизофрению определяют косвенными методами — например, чувствует ли человек запах лука как запах чеснока. Я же предлагаю измерять Д-сирин. Это точный биохимический тест", — уверена Светлана. Считается, что на основаниях анализа уровня Д-сирина можно ставить более точный диагноз.
Отчет: Svetlana V. Khoronenkova and Grigory L. Dianov, ATM prevents DSB formation by coordinating SSB repair and cell cycle progression/PNAS.
Опубликовано в рубрике