Новые факты о мусорных ДНК

В геноме человека содержится порядка 20 тысяч генов, каждый из которых кодируется определенной последовательностью нуклеотидов в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК. Однако в 60-х годах прошлого столетия, изучая структуру ДНК, ученые обнаружили подозрительные участки последовательностей, не кодирующих ни один известный науке ген. Такие участки были названы некодирующими, и позднее – мусорными. Их первооткрыватели посчитали, что существование таких фрагментов не несет никакой биологической ценности и они могут являться своего рода рудиментом, наследством, доставшимся нам от других видов.

И все же, по мере более пристального и глубокого изучения человеческого генома, ученые все чаще склоняются к выводу о том, что ничего в природе не бывает случайным, как не может быть случайным и существование некодирующих ДНК. Со временем появились доказательства того, что такие фрагменты принимают непосредственное участие в обеспечении связи между регуляторными белками (например, факторами транскрипции). И если изначально к числу мусорных фрагментов отнесли порядка 95% последовательностей в молекуле ДНК, то с годами это количество сократили до 80%. Вполне вероятно, что в будущем это число станет еще меньше.

Не так давно сотрудники Института исследований рака в Лондоне пришли к заключению о том, что определенные виды мусорных ДНК могут самым прямым образом участвовать в образовании злокачественных опухолей. Наблюдая за процессом деления клеток с поврежденной ДНК (а именно такие клетки в большинстве случаев дают начало раку), ученые обнаружили, что некодирующие повторяющиеся фрагменты генома могут нарушить процесс его репликации, то есть создания двух идентичных дочерних молекул ДНК на основе материнской молекулы.

Повторяющиеся фрагменты копируются во время репликации и со временем могут приводить к полной остановке этого процесса. Кроме того, при копировании таких фрагментов существенно увеличивается риск генетических ошибок, возрастает вероятность образования дефектных клеток. Исследование показало: когда механизм репликации ДНК сталкивался с повторяющимися участками, он мог продолжать раскручивать двойную спираль, но не мог скопировать ее, из-за чего наступал коллапс образования нового носителя наследственной информации. Механизм этого коллапса во многом напоминал механизм прекращения деления клеток при повреждении молекулы ДНК.

Сотрудники Института исследований рака надеются, что более глубокое изучение и понимание механизмов репликации материнской ДНК поможет понять механизм образования раковых клеток и найти эффективные способы блокировки этого механизма. Прежде, на заре 60-х годов, сотрудникам Института удалось раскрыть основной принцип образования раковых клеток: именно они установили, что рост любой злокачественной опухоли начинается с повреждения ДНК. Кроме того, в начале 21 века специалисты из этого же Института доказали, что препараты из определенной фармакологической группы (ингибиторы PARP) могут быть генетически нацелены против рака, возникающего на фоне нарушения репликации ДНК.

В свете последнего открытия ученые надеются на то, что полное раскрытие загадки мусорной ДНК позволит найти новые мишени для борьбы с онкологическими патологиями. Вполне вероятно, что нарушение механизма репликации молекулы играет важную роль в формировании нестабильности генома, особенно при аномальном делении клеток, которое имеет место при росте большинства злокачественных новообразований.