Чтобы выявить, какие именно из человеческих белков способны повреждать ДНК, исследователям из Медицинского колледжа Бейлора, пришлось применить нетрадиционный подход.
«Рак – это болезнь мутаций. Нормальная клетка, накопившая несколько мутаций в определенных генах, с большой вероятностью превратится в раковую», – поясняет соавтор исследования доктор Сьюзен Розенберг.
Мутации, которые вызывают рак, могут быть результатом повреждения ДНК. Эти повреждения могут быть вызваны внешними факторами, такими как табачный дым и солнечный свет, но большинство из них являются результатом происходящих внутри клеток процессов, в которых задействованы клеточные компоненты, в том числе и белки.
«Белки могут повредить ДНК, например, в результате перепроизводства, что является относительно частым клеточным явлением, - говорит Розенберг.
И хотя бактерии отличаются от людей, основные биологические процессы, протекающие в них схожи, поэтому ученые решили использовать бактерии, чтобы найти общие механизмы повреждения ДНК, в результате которых может развиваться рак.
Для исследования были выведены генетически модифицированные бактерии E. coli, которые в случае повреждения ДНК окрашивались в флуоресцентный красный цвет. Затем, ученые поочередно вызвали чрезмерную экспрессию каждого из 4 тысяч генов, присутствующих в E. coli, и определили, какие из них заставляют бактерии окрашиваться в красный цвет.
В результате было обнаружено огромное количество белков, которые при перепроизводстве приводят к повреждению ДНК. Некоторые из этих белков, как и ожидалось, задействованы в процессах обработки или восстановления ДНК, но большинство из них напрямую не затрагивали ДНК. Например, некоторые из белков были задействованы в процессе переноса молекул через клеточную мембрану.
Затем ученые нашли аналогичные белки, способные вызывать повреждение ДНК, у человека. Всего было выявлено 284 таких белка. Лабораторные опыты показали, что при их перепроизводстве в половине случаев наблюдалось повреждение ДНК и мутации.
Jun Xia, Li-Ya Chiu, Ralf B. Nehring, María Angélica Bravo Núñez, Qian Mei, Mercedes Perez, Yin Zhai, Devon M. Fitzgerald, John P. Pribis, Yumeng Wang, Chenyue W. Hu, Reid T. Powell, Sandra A. LaBonte, Ali Jalali, Meztli L. Matadamas Guzmán, Alfred M. Lentzsch, Adam T. Szafran, Mohan C. Joshi, Megan Richters, Janet L. Gibson, Ryan L. Frisch, P.J. Hastings, David Bates, Christine Queitsch, Susan G. Hilsenbeck, Cristian Coarfa, James C. Hu, Deborah A. Siegele, Kenneth L. Scott, Han Liang, Michael A. Mancini, Christophe Herman, Kyle M. Miller, Susan M. Rosenberg. Bacteria-to-Human Protein Networks Reveal Origins of Endogenous DNA Damage. Cell, 2019; 176 (1-2): 127 DOI: 10.1016/j.cell.2018.12.008
